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KR20080030100A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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KR20080030100A
KR20080030100A KR1020087004094A KR20087004094A KR20080030100A KR 20080030100 A KR20080030100 A KR 20080030100A KR 1020087004094 A KR1020087004094 A KR 1020087004094A KR 20087004094 A KR20087004094 A KR 20087004094A KR 20080030100 A KR20080030100 A KR 20080030100A
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KR
South Korea
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waveguide
plasma
dielectric
slots
gas
Prior art date
Application number
KR1020087004094A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100984659B1 (en
Inventor
다다히로 오미
마사키 히라야마
Original Assignee
고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠, 도쿄 엘렉트론 가부시키가이샤 filed Critical 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
Publication of KR20080030100A publication Critical patent/KR20080030100A/en
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Abstract

Provided is a plasma processing apparatus which can perform uniform processing even when a substrate to be processed has a large area. The plasma processing apparatus propagates microwaves introduced into wave guide tubes (102) to dielectric plates (104) through slots (103), and performs plasma processing to the surface of the substrate (107) by converting a gas supplied into a vacuum container (101) into the plasma state. In the plasma processing apparatus, a plurality of waveguide tubes (102) are arranged in parallel, a plurality of dielectric plates (104) are arranged for waveguide tubes (102), respectively, and partitioning members (106) formed of a conductor and grounded are arranged between the adjacent dielectric plates (104). The in-tube wavelength of the waveguide tube (102) is adjusted to be an optimum value by vertically moving a plunger (111). Furthermore, unintended plasma generation is eliminated in a space between the dielectric plate and the adjacent member, and stable plasma can be efficiently generated. As a result, high-speed and uniform processings, such as etching, form forming, cleaning, ashing, can be performed.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}Plasma Processing Equipment {PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관련된 것으로서, 특히 대면적 기판을 균일하게 처리할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to a plasma processing apparatus. Specifically, It is related with the plasma processing apparatus which can process a large area substrate uniformly.

플라즈마 처리법이란, 특정 가스를 플라즈마화하여 활성이 강한 이온과 라디칼 (유리기(遊離基)) 을 발생시키고, 이 이온과 라디칼을 사용하여 피처리 기판 표면에 에칭, 성막, 클리닝, 애싱 등의 처리를 행하는 가공 방법을 말한다. 플라즈마 처리 장치란, 플라즈마 처리법의 실시에 사용되는 장치를 말한다. 가스를 플라즈마화하는 에너지는 전자파에 의해 부여되는 경우가 많다. 반도체, 태양 전지 및 플랫 패널 디스플레이 등의 제조 공정에서는, 가스를 플라즈마화하는 에너지의 매체로서, 수 ㎒ 내지 수 10㎒ 의 고주파를 사용한 평행 평판 플라즈마 처리 장치나, 유도 결합 플라즈마 처리 장치가 사용되고 있다. 2.45㎓ 의 마이크로파와 875 가우스의 직류 자장을 병용하고, 플라즈마 중의 전자의 사이클로트론 운동과 마이크로파의 공명 현상을 이용하여 가스를 효율적으로 플라즈마화하는 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 장치도 알려져 있다. In the plasma treatment method, a specific gas is converted into plasma to generate highly active ions and radicals (free radicals), and the ions and radicals are used to perform etching, film formation, cleaning and ashing on the surface of the substrate to be treated. The processing method to perform is said. Plasma processing apparatus means the apparatus used for implementation of a plasma processing method. Energy for plasmalizing the gas is often given by electromagnetic waves. In manufacturing processes such as semiconductors, solar cells, and flat panel displays, a parallel plate plasma processing apparatus or an inductively coupled plasma processing apparatus using a high frequency of several MHz to several 10 MHz is used as a medium of energy for converting gas into plasma. Also known are electron cyclotron resonance plasma apparatuses that use a microwave of 2.45 GHz and a direct current magnetic field of 875 gauss and use the cyclotron motion of electrons in the plasma and the resonance phenomenon of microwaves to effectively plasma the gas.

최근, 공명 현상을 이용하지 않고도 마이크로파의 인가만으로 고밀도 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있다는 것이 판명되어, 그 플라즈마를 사용한 플라즈마 처리법이나 플라즈마 처리 장치가 주목받고 있다. 이러한 종류의 플라즈마 장치로는, 직사각형 도파관에 도입된 마이크로파를 도파관의 개구부 (슬롯이라고 불린다) 를 통과시켜 유전체판에 전파시키고, 진공 용기 내로 도입된 가스를 플라즈마화하는 장치가 특허 문헌 1 (일본 공개특허공보 제2005-141941호) 에 의해 알려져 있다. 이러한 수법에 의해 마이크로파에 의해 여기된 플라즈마는, 고주파에 의해 여기된 플라즈마와 비교하여 플라즈마 밀도가 높고 전자 온도가 낮기 때문에, 고속이고 또한 기판에 손상을 주지 않는 우수한 처리를 행할 수 있다는 특장(特長)이 있다.In recent years, it has been found that high-density plasma can be efficiently generated only by application of microwaves without using resonance, and attention has been paid to a plasma processing method and a plasma processing apparatus using the plasma. As a plasma apparatus of this kind, an apparatus for propagating microwaves introduced into a rectangular waveguide through an opening (called a slot) of a waveguide and propagating through a dielectric plate, and converting a gas introduced into a vacuum container into a patent document 1 (Japanese Patent Laid-Open) Patent Publication No. 2005-141941). The plasma excited by the microwaves by such a technique has a high plasma density and low electron temperature compared with the plasma excited by high frequency, so that it is possible to perform excellent processing at high speed and without damaging the substrate. There is this.

도파관의 내부에는, 슬롯에 의한 반사나 도파관 단면의 단락부에 있어서의 반사에 의해 생긴 반사파와 입사파가 간섭하여 정재파가 발생한다. 균일한 플라즈마를 여기하기 위해서는, 모든 슬롯으로부터 균일하게 효율적으로 마이크로파를 방출할 필요가 있기 때문에, 슬롯은 정재파의 배(腹; antinode)의 위치에 등간격으로 배치된다. 정재파의 배의 피치는, 「n」을 자연수로 하고 「λg」을 도파관 내의 관내 파장으로 하여 「λg/2」가 된다. 따라서, 슬롯간의 피치를 「n × λg/2」로 설정하면, 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. Inside the waveguide, a standing wave is generated due to interference between the reflected wave and incident wave caused by reflection by the slot or reflection at the short-circuit of the waveguide cross section. In order to excite the uniform plasma, it is necessary to uniformly and efficiently emit microwaves from all slots, so that the slots are arranged at equal intervals at the positions of antinodes of standing waves. The doubled pitch of standing waves becomes "λg / 2" with "n" as the natural number and "λg" as the internal wavelength in the waveguide. Therefore, if the pitch between slots is set to "n x lambda g / 2", uniform plasma can be generated.

그런데, 진공 용기에 도입하는 가스의 종류나 압력, 마이크로파 전력 등을 바꾸면, 관내 파장이 변화한다. 관내 파장이 최적값에서 벗어나면, 각각의 슬롯으로부터 방출되는 마이크로파의 강도가 불균등해져, 플라즈마의 균일성이 악화된다. 이 때문에, 균일한 플라즈마가 얻어지는 조건이 한정된다고 하는 문제가 있다.By the way, when the type, pressure, microwave power, etc. of the gas introduced into the vacuum container are changed, the wavelength in the tube changes. If the wavelength inside the tube deviates from the optimum value, the intensity of the microwaves emitted from each slot becomes uneven, and the uniformity of the plasma deteriorates. For this reason, there exists a problem that the conditions for obtaining a uniform plasma are limited.

또, 실제 관내 파장은, 도파로의 각부 치수나 유전율, 접촉부의 임피던스의 편차, 주파수의 편차 등에 따라 설계값과 완전히 일치하지 않고, 장치마다 편차가 생기는 것이 일반적이다. 특히 대형 플라즈마 처리 장치에서는, 도파관이 길고 도파관마다의 슬롯수가 많기 때문에, 관내 파장의 최적값으로부터의 벗어남이 플라즈마의 균일성에 큰 영향을 준다. 따라서, 사용되는 조건이 한정되어 있었다고 하더라도, 항상 균일한 플라즈마를 발생시키기 어렵고, 특히 장치마다 특성에 편차가 생긴다는 문제가 있다. 반도체, 태양 전지, 및 플랫 패널 디스플레이 등의 기판은 대면적화되는 추세이고, 플라즈마 처리 장치도 대형화되고 있다. 플라즈마의 균일성과 관련된 이들 문제가 향후 점점 현재화될 것은 분명하다. In addition, the actual internal wavelength does not completely correspond to the design value according to the dimensions of the waveguide, the dielectric constant, the impedance variation of the contact portion, the frequency variation, and the like, and it is common that the deviation occurs for each device. In particular, in a large plasma processing apparatus, since the waveguide is long and the number of slots for each waveguide is large, deviation from the optimum value of the wavelength in the tube greatly affects the uniformity of the plasma. Therefore, even if the conditions to be used are limited, it is difficult to always generate a uniform plasma, and there is a problem in that the characteristics are different in particular for each device. Substrates such as semiconductors, solar cells, and flat panel displays have tended to have large areas, and plasma processing apparatuses have also grown in size. It is clear that these problems related to the uniformity of the plasma will become more and more current in the future.

플라즈마 처리 중에는, 플라즈마 중의 이온의 입사에 의해 유전체판의 온도가 상승하여 (400℃ 를 초과하는 경우도 있다) 유전체판이 팽창한다. 유전체판이 팽창하여 인접하는 부재와 접촉하면, 팽창이 억제되어 유전체판에 과대한 응력이 가해지기 때문에, 유전체판이 깨지는 경우가 있다. 이 때문에, 유전체판과 인접하는 부재 사이에는 원하는 간극이 필요하다. 유전체판이 클수록 팽창분이 증가하기 때문에, 큰 유전체판에 대해서는, 그 간극을 크게 설정해야 한다. During the plasma treatment, the temperature of the dielectric plate rises (may exceed 400 ° C) due to the incidence of ions in the plasma, and the dielectric plate expands. When the dielectric plate expands and contacts an adjacent member, expansion is suppressed and excessive stress is applied to the dielectric plate, which causes the dielectric plate to break. For this reason, a desired gap is required between the dielectric plate and the adjacent member. The larger the dielectric plate is, the larger the amount of expansion increases. Therefore, for a large dielectric plate, the gap must be set large.

한편, 이 간극이 어느 정도 이상 커지면 (예를 들어, 0.1㎜ 이상), 간극에서 의도하지 않은 플라즈마가 발생하는 문제가 생긴다. 간극에서 플라즈마가 발생하면, 마이크로파의 에너지가 불필요하게 사용되기 때문에 플라즈마 생성 효율이 저하될 뿐만 아니라, 플라즈마의 균일성이나 안정성이 현저히 손상된다. 기판의 대면적화에 수반하여, 유전체판도 대면적화된다. 유전체판과 인접하는 부재 사이의 간극에서 플라즈마가 발생하는 문제가 점점 현재화될 것은 분명하다.On the other hand, when this gap becomes large to some extent (for example, 0.1 mm or more), there arises a problem that an unintended plasma is generated in the gap. When the plasma is generated in the gap, since the energy of the microwave is used unnecessarily, not only the plasma generation efficiency is lowered, but also the uniformity and stability of the plasma are remarkably impaired. With the large area of a board | substrate, a dielectric plate also becomes large. It is clear that the problem of generating plasma in the gap between the dielectric plate and the adjacent member becomes increasingly present.

플라즈마 처리에서는, 진공 용기 내의 가스의 흐름이 처리의 균일성에 영향을 주기 때문에, 진공 용기 내로의 가스의 도입 방법이 중요하다. 특히 성막 처리에서는, 플라즈마 처리에 필요한 가스를 피처리 기판 전체면에 걸쳐 균일하게 방출하지 않으면 균일한 성막을 실시할 수 없다. In the plasma treatment, the flow of gas in the vacuum vessel affects the uniformity of the treatment, so the method of introducing gas into the vacuum vessel is important. In particular, in the film formation process, uniform film formation cannot be performed unless the gas necessary for the plasma treatment is uniformly released over the entire surface of the substrate to be processed.

그런데, 예를 들어, 특허 문헌 2 (일본 공개특허공보 평9-63793호) 에 기재된 플라즈마 처리 장치에서는, 피처리 기판의 주위로부터 가스를 도입하는 구성으로 되어 있기 때문에, 피처리 기판의 중앙부에서 가스의 정류부가 생긴다. 이 때문에, 균일한 처리를 행할 수 없어, 한정된 용도로밖에 사용할 수 없다는 문제가 있다. By the way, for example, in the plasma processing apparatus of patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 9-63793), since it is the structure which introduces gas from the periphery of a to-be-processed substrate, it is a gas in the center part of a to-be-processed substrate. The rectifier of is formed. For this reason, uniform processing cannot be performed and there exists a problem that it can use only for a limited use.

한편, 특허 문헌 3 (일본 공개특허공보 제2001-49442호) 에 기재된 장치에서는, 유전체판이 다수의 가스 방출 구멍을 구비하는 샤워 플레이트로 되어 있어, 피처리 기판 전체면에 걸쳐 균일하게 가스를 방출할 수 있다. 그런데, 유전체판은 플라즈마 처리 중에 강한 마이크로파에 노출되기 때문에, 유전체판에 개구된 가스 방출 구멍 내부에서 의도하지 않은 플라즈마가 발생하는 경우가 있다. 가스 방출 구멍 내부에서의 플라즈마의 발생을 억제하려면, 가스 방출 구멍의 직경을 작게 하면 된다. 실사용 조건에서는, 예를 들어, 직경을 0.1㎜ 이하로 하면 된다. 그러나, 세라믹이나 석영과 같은 딱딱한 재료로 이루어지는 유전체판에, 이와 같이 작은 구멍을 균일하게 다수 개구하려면 고도의 기술이 필요하고, 비용과 시간을 필요로 한다. 또, 플라즈마 처리 중에 막이 부착되어 가스 방출 구멍이 막힌다는 문제도 생긴다. On the other hand, in the apparatus described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-49442), the dielectric plate is a shower plate having a plurality of gas discharge holes, so that the gas can be uniformly discharged over the entire surface of the substrate to be treated. Can be. By the way, since the dielectric plate is exposed to strong microwaves during the plasma treatment, an unintended plasma may be generated inside the gas discharge hole opened in the dielectric plate. In order to suppress generation | occurrence | production of the plasma in a gas discharge hole, the diameter of a gas discharge hole may be made small. In actual use conditions, diameter may be 0.1 mm or less, for example. However, in a dielectric plate made of a hard material such as ceramics or quartz, a large number of small holes can be uniformly opened, requiring a high level of skill and cost and time. In addition, a problem arises in that a film adheres during the plasma treatment and the gas discharge holes are clogged.

[특허 문헌 1] : 일본 공개특허공보 제2005-141941호 [Patent Document 1]: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-141941

[특허 문헌 2] : 일본 공개특허공보 평9-63793호 [Patent Document 2]: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-63793

[특허 문헌 3] : 일본 공개특허공보 제2001-49442호 [Patent Document 3]: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-49442

발명의 개시Disclosure of the Invention

발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention

해결하고자 하는 과제는 피처리 기판이 대면적화되었을 때, 균일한 처리를 할 수 없는 것이다. The problem to be solved is that when the substrate to be processed has a large area, it cannot be uniformly processed.

과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem

본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위해, 내부에 플라즈마가 여기되는 용기와, 당해 용기 내에 플라즈마를 여기시키기 위해 필요한 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 시스템과, 당해 마이크로파 공급 시스템에 접속되고, 복수의 슬롯이 개구된 도파로와, 당해 슬롯으로부터 방출된 마이크로파를 플라즈마에 전파시키는 유전체판을 구비한 플라즈마 처리 장치로서, 당해 도파로 내를 전파하는 마이크로파의 파장을, 당해 도파로의 외부로부터 조절하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다 (청구항 1).In this invention, in order to solve the said subject, the container which a plasma is excited inside, the microwave supply system which supplies the microwave required to excite a plasma in the said container, and the said microwave supply system are connected, and a some slot is connected A plasma processing apparatus having an open waveguide and a dielectric plate for propagating microwaves emitted from the slot to a plasma, the plasma processing apparatus comprising means for adjusting the wavelength of the microwaves propagating in the waveguide from outside the waveguide. A plasma processing apparatus is provided (claim 1).

바람직하게는, 상기 도파로를 구성하는 도체벽의 일부를, 당해 도파로의 외부로부터 이동시키도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 2). 상기 도파로는 직사각형 도파관이고, 당해 도파관의 E 면 (좁은 벽면) 관벽의 적어도 일부를, 당해 도파관의 외부로부터 이동시키도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 3). 상기 도파로 내에 삽입된 복수의 로드를 구비하고, 당해 도파로의 외부로부터 각각의 당해 로드를 이동시키도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 4). 상기 도파로 내에 제 1 유전체 부재를 구비하고, 당해 도파로의 외부로부터 당해 제 1 유전체 부재를 이동시키도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 5). 상기 마이크로파 공급 시스템이 공급하는 마이크로파의 주파수를 바꿈으로써, 상기 파장이 조정되도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 6).Preferably, the part of the conductor wall which comprises the said waveguide may be comprised so that it may move from the exterior of the said waveguide (claim 2). The waveguide may be a rectangular waveguide, and may be configured to move at least a portion of the E face (narrow wall surface) tube wall of the waveguide from the outside of the waveguide (claim 3). A plurality of rods inserted into the waveguide may be provided, and the rods may be configured to move the rods from the outside of the waveguide (claim 4). A first dielectric member may be provided in the waveguide, and the first dielectric member may be moved from the outside of the waveguide (claim 5). The wavelength may be adjusted by changing the frequency of the microwave supplied by the microwave supply system (claim 6).

또, 본 발명에 의하면, 내부에 플라즈마가 여기되는 용기와, 당해 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템과, 당해 용기 내에 플라즈마를 여기시키기 위해 필요한 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 시스템과, 당해 마이크로파 공급 시스템에 접속되고, 복수의 슬롯이 개구된 1 또는 2 이상의 도파관과, 당해 슬롯으로부터 방출된 마이크로파를 플라즈마에 전파시키는 복수의 유전체판과, 당해 용기 내에 수용되고 피처리 기판이 놓여지는 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치로서, 당해 도파관마다 복수의 당해 유전체판이 형성되어 있으며, 인접하는 당해 유전체판 사이에는 적어도 일부가 도체로 이루어지는 칸막이 부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다 (청구항 7).Moreover, according to this invention, the container which a plasma is excited inside, the gas supply system which supplies a gas in the said container, the microwave supply system which supplies the microwave required to excite plasma in the said container, and the said microwave supply system 1 or 2 or more waveguides, the plurality of slots of which are opened, a plurality of dielectric plates for propagating microwaves emitted from the slots to the plasma, and a mounting table accommodated in the container and placed thereon. A plasma processing apparatus is provided, wherein a plurality of the dielectric plates are formed for each of the waveguides, and a partition member made of at least part of a conductor is formed between adjacent dielectric plates (claim 7). .

바람직하게는, 복수의 상기 도파관을 형성해도 된다 (청구항 8). 상기 용기의 내부와 외부 사이에 있는 기밀 유지부의 적어도 일부는, 상기 유전체판의 상기 슬롯측의 면과 당해 용기 사이에 형성되어 있어도 된다 (청구항 9). 상기 유전체판간의 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파의 진행 방향의 피치와, 상기 슬롯간의 당해 진행 방향의 피치가 대체로 동일하게 설정되어 있어도 된다 (청구항 10). 상기 슬롯간의 상기 진행 방향의 피치가, 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파 파장의 「1/2」의 자연수배와 대체로 동일하게 설정되어 있어도 된다 (청구항 11). 상기 슬롯간의 상기 진행 방향의 피치가, 상기 파장의 「1/2」배와 대체로 동일하게 설정되어 있어도 된다 (청구항 12). 상기 슬롯 내부의 적어도 일부에, 제 2 유전체 부재가 형성되어 있어도 된다 (청구항 13). 상기 슬롯의 적어도 일부에, 유전율이 상이한 복수의 상기 제 2 유전체 부재가 형성되어 있어도 된다 (청구항 14). 상기 도파관 내부의 적어도 일부에, 제 3 유전체 부재가 형성되어 있어도 된다 (청구항 15). 상기 도파관은 직사각형 도파관이고, 상기 슬롯은 당해 도파관의 H 면 (넓은 벽면) 에 개구되어 있어도 된다 (청구항 16). 상기 도파관은 직사각형 도파관이고, 상기 슬롯은 당해 도파관의 E 면 (좁은 벽면) 에 개구되어 있어도 된다 (청구항 17). 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파의 파장을, 당해 도파관의 외부로부터 조절하는 기능을 구비하고 있어도 된다 (청구항 18). 상기 도파관의 관벽의 일부를, 당해 도파관의 외부로부터 이동시키도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 19). 상기 도파관 내에 삽입된 복수의 로드를 구비하고, 당해 도파관의 외부로부터 각각의 당해 로드를 이동시키도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 20). 상기 도파관 내에 제 1 유전체 부재를 구비하고, 당해 도파관의 외부로부터 당해 제 1 유전체 부재를 이동시키도록 구성되어 있어도 된다 (청구항 21). 상기 유전체판의 두께가, 당해 유전체판에 대면하는 상기 슬롯으로부터의 거리에 따라 설정되어 있어도 된다 (청구항 22). 상기 칸막이 부재와 상기 탑재대의 간격은, 상기 유전체판과 당해 탑재대의 간격보다 짧게 설정되어 있어도 된다 (청구항 23). 상기 칸막이 부재는, 상기 가스 공급 시스템으로부터 도입된 가스를 상기 용기 내로 방출하기 위한 가스 방출 기능을 구비하고 있어도 된다 (청구항 24). 상기 칸막이 부재는, 상기 용기 내에 가스를 방출하기 위한 복수의 가스 방출 구멍을 구비하고 있어도 된다 (청구항 25). 상기 칸막이 부재는, 상기 가스 공급 시스템으로부터 도입된 가스를 복수의 상기 가스 방출 구멍으로 유도하기 위한 가스 유로를 구비하고 있어도 된다 (청구항 26).Preferably, you may form a plurality of said waveguides (claim 8). At least a part of the airtight holding part between the inside and the outside of the container may be formed between the surface of the slot side of the dielectric plate and the container (claim 9). The pitch in the traveling direction of the microwaves propagating in the waveguide between the dielectric plates and the pitch in the traveling direction between the slots may be set substantially the same (claim 10). The pitch of the advancing direction between the slots may be set to be substantially the same as the natural multiple of "1/2" of the microwave wavelength propagating in the waveguide (claim 11). The pitch in the advancing direction between the slots may be set substantially the same as "1/2" times the wavelength (claim 12). A second dielectric member may be formed in at least a portion of the inside of the slot (claim 13). A plurality of second dielectric members having different dielectric constants may be formed in at least part of the slots (claim 14). A third dielectric member may be formed in at least part of the inside of the waveguide (claim 15). The waveguide is a rectangular waveguide, and the slot may be opened in the H plane (wide wall surface) of the waveguide (claim 16). The waveguide is a rectangular waveguide, and the slot may be opened in the E plane (narrow wall surface) of the waveguide (claim 17). You may be provided with the function which adjusts the wavelength of the microwave which propagates in the said waveguide from the exterior of the said waveguide (claim 18). A part of the pipe wall of the waveguide may be configured to move from the outside of the waveguide (claim 19). It may be provided with the some rod inserted in the said waveguide, and may be comprised so that each said rod may be moved from the exterior of the said waveguide (claim 20). A first dielectric member may be provided in the waveguide, and the first dielectric member may be moved from the outside of the waveguide (claim 21). The thickness of the dielectric plate may be set in accordance with the distance from the slot facing the dielectric plate (claim 22). The space between the partition member and the mounting table may be set shorter than the distance between the dielectric plate and the mounting table (claim 23). The partition member may have a gas discharge function for releasing the gas introduced from the gas supply system into the container (claim 24). The said partition member may be equipped with the some gas discharge | emission hole for discharging gas in the said container (claim 25). The partition member may include a gas flow path for guiding a gas introduced from the gas supply system to the plurality of gas discharge holes (claim 26).

또, 이들 플라즈마 처리 장치를 사용하여 처리를 행하여 제품을 제조하는 방법이 제공된다 (청구항 27).Moreover, the method of manufacturing a product by performing a process using these plasma processing apparatuses is provided (claim 27).

발명의 효과Effects of the Invention

본 발명에 의하면, 관내 파장을 도파로의 외부로부터 조정하는 수단을 형성하고, 그 수단에 의해 도파로의 관내 파장을 조정함으로써, 가스의 종류나 압력, 마이크로파 전력 등의 사용 조건이 바뀌어도 관내 파장을 항상 최적값으로 유지할 수 있다. 이 때문에, 매우 광범위한 사용 조건에서 항상 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 사용 조건을 연속적으로 바꾸면서 실시하는 처리에도 유연하게 대응할 수 있게 된다. 또한, 플라즈마 처리 장치의 제조상의 여러 가지 편차가 있어도, 관내 파장을 최적값으로 설정할 수 있기 때문에, 플라즈마 처리 장치가 대형화되어도 용이하게 균일한 플라즈마가 얻어진다.According to the present invention, by forming a means for adjusting the internal wavelength from the outside of the waveguide, and by adjusting the internal wavelength of the waveguide by the means, the internal wavelength is always optimized even if the use conditions such as gas type, pressure, microwave power, etc. are changed. It can be kept at a value. For this reason, a uniform plasma can always be generated in a very wide range of use conditions. For example, it becomes possible to respond flexibly to the process performed while changing use conditions continuously. Moreover, even if there are various deviations in the manufacturing of the plasma processing apparatus, the tube wavelength can be set to an optimum value, so that even if the plasma processing apparatus is enlarged, uniform plasma can be easily obtained.

또한, 본 발명에 의하면, 복수의 도파관을 구비하고, 각 도파관마다 복수의 유전체판을 형성함으로써, 유전체판이 현저히 소형화되어, 유전체판의 열팽창의 영향이 작아지기 때문에, 유전체판과 인접하는 부재 사이의 간극을 작게 설정할 수 있다. 이 때문에, 피처리 기판이 대면적화되어도, 유전체판과 인접하는 부재 사이의 간극에서 의도하지 않은 플라즈마가 발생하는 문제가 발생하지 않는다. In addition, according to the present invention, a plurality of waveguides are provided, and a plurality of dielectric plates are formed for each waveguide, whereby the dielectric plate is remarkably miniaturized and the influence of thermal expansion of the dielectric plate is reduced. The gap can be set small. For this reason, even if the substrate to be processed has a large area, there is no problem that an unintended plasma is generated in the gap between the dielectric plate and the adjacent member.

또, 칸막이 부재에 복수의 가스 방출 구멍을 형성함으로써, 가스 방출 구멍간의 피치를 작게 설정할 수 있다. 이 때문에, 피처리 기판 전체면에 걸쳐 균일하게 가스가 공급되어, 편차가 없는 균일한 처리가 가능해진다. 또, 칸막이 부재는 도체로 이루어지고, 또한 접지되어 있어, 가스 방출 구멍의 내부에 마이크로파 전계가 인가되기 때문에, 의도하지 않은 플라즈마가 발생하는 문제가 발생하지 않는다. In addition, by forming a plurality of gas discharge holes in the partition member, the pitch between the gas discharge holes can be set small. For this reason, a gas is uniformly supplied over the whole surface of a to-be-processed board | substrate, and the uniform process without a deviation is attained. Moreover, since the partition member is made of a conductor and is grounded, and a microwave electric field is applied inside the gas discharge hole, there is no problem of unintentional plasma generation.

도 1 은 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 실시의 일 형태를 단면으로 나타내는 도면이다 (실시예 1). BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows one form of embodiment in the plasma processing apparatus of this invention in cross section (Example 1).

도 2 는 도 1 에 있어서의 A-A 단면을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the A-A cross section in FIG.

도 3 은 도 1 에 있어서의 B-B 단면을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the B-B cross section in FIG.

도 4 는 도파관 축에 수직 방향에 있어서의 기판 상의 전자 밀도 분포를 나타내는 도면이다. 4 is a diagram showing an electron density distribution on a substrate in a direction perpendicular to the waveguide axis.

도 5 는 도파관 축 방향에 있어서의 기판 상의 전자 밀도 분포의 플런저 위치 (h) 의존성을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the plunger position (h) dependency of the electron density distribution on a board | substrate in a waveguide axial direction.

도 6 은 도파관 축 방향에 있어서의 기판 상의 전자 밀도 분포의 주파수 (f) 의존성을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the frequency (f) dependency of the electron density distribution on a board | substrate in a waveguide axial direction.

도 7 은 가스 구멍 형성 볼트를 구비한 가스 방출부의 단면을 나타내는 도면이다. 7 is a view showing a cross section of a gas discharge part provided with a gas hole forming bolt.

도 8 은 다공질 부재를 구비한 가스 방출부의 단면을 나타내는 도면이다. 8 is a view showing a cross section of a gas discharge portion provided with a porous member.

도 9 는 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 실시의 일 형태를 단면으로 나타내는 도면이다 (실시예 2). It is a figure which shows one form of embodiment in the plasma processing apparatus of this invention in cross section (Example 2).

도 10 은 도파관 축 방향에 있어서의 기판 상의 전자 밀도 분포의 슬롯 내 유전체 두께 의존성을 나타내는 도면이다 (실선 : 모든 슬롯에서 슬롯 내 유전체 (202, 203) 의 두께를 5㎜ 로 설정한 경우. 파선 : 양단의 슬롯에서만 슬롯 내 유전체 (202, 203) 의 두께를 각각 4㎜ 및 6㎜ 로, 다른 슬롯에서는 5㎜ 로 설정한 경우.).Fig. 10 is a diagram showing the dielectric thickness dependence in the slot of the electron density distribution on the substrate in the waveguide axis direction (solid line: when the thickness of the dielectric dielectrics 202 and 203 in the slots is set to 5 mm. When the thicknesses of the dielectrics 202 and 203 in the slots are set to 4 mm and 6 mm, respectively, in the slots at both ends, and 5 mm in the other slots).

도 11 은 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 실시의 일 형태를 단면으로 나타내는 도면이다 (실시예 3).It is a figure which shows one form of embodiment in the plasma processing apparatus of this invention in cross section (Example 3).

도 12 는 도 11 에 있어서의 A-A 단면을 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the A-A cross section in FIG.

도 13 은 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 실시의 일 형태를 단면으로 나타내는 도면이다 (실시예 4).It is a figure which shows one form of embodiment in the plasma processing apparatus of this invention in cross section (Example 4).

도 14 는 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 실시의 일 형태를 단면으로 나타내는 도면이다 (실시예 5).It is a figure which shows one form of embodiment in the plasma processing apparatus of this invention in cross section (Example 5).

발명을 실시하기Implement the invention 위한 최선의 형태 Best form for

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 플라즈마 처리 장치를 설명하는데, 본 발 명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the plasma processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.

실시예 1 Example 1

도 1 은 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 제 1 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 2 는 도 1 에 있어서의 A-A 단면도, 또 도 3 은 도 1 에 있어서의 B-B 단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows 1st Example in the plasma processing apparatus of this invention. FIG. 2 is a cross-sectional view along the line A-A in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view along the line B-B in FIG.

진공 용기 (101) 는, 예를 들어, 알루미늄으로 이루어지고, 또한 접지된 상태로 되어 있다. 진공 용기 (101) 의 내부에는 기판 (107) 과, 기판 (107) 의 탑재대 (108) 가 구비되어 있다. 기판 (107) 은 예를 들어, 유리 기판이다. 탑재대 (108) 와 진공 용기 (101) 사이에는 벨로우즈 (109) 가 형성되어 있으며, 도면에는 기재되어 있지 않은 승강 기구에 의해 기밀을 유지한 상태에서 탑재대 (108) 를 승강할 수 있도록 되어 있다. 진공 용기 (101) 의 하부에는, 진공 용기 (101) 의 외부에 형성된 진공 펌프 등에 의해 진공 용기 (101) 내부의 가스를 배기하기 위한 배기구 (110) 가 형성되어 있다. The vacuum container 101 is made of aluminum, for example, and is in a grounded state. The substrate 107 and the mounting table 108 of the substrate 107 are provided inside the vacuum container 101. The substrate 107 is, for example, a glass substrate. A bellows 109 is formed between the mounting table 108 and the vacuum container 101, and the mounting table 108 can be lifted and lowered in the airtight state by a lifting mechanism not described in the drawing. . In the lower part of the vacuum container 101, an exhaust port 110 for exhausting the gas inside the vacuum container 101 is formed by a vacuum pump or the like formed outside the vacuum container 101.

2 개의 직사각형의 도파관 (102) 이 서로 평행하게, 즉, H 면 (직사각형 도파관의 넓은 벽면) 이 기판 (107) 과 평행하게 배치되어 있다. 도파관 (102) 의 일단은 단락면으로 되어 있으며, 다른 일단에는 도파관 및 분기를 통하여 마이크로파 공급 시스템 (113) 이 접속되어 있다. 마이크로파 공급 시스템 (113) 은, 예를 들어, 마그네트론, 아이솔레이터, 입사/반사 전력계 및 자동 정합기로 이루어지고, 주파수 2.45㎓, 최대 전력 2㎾ 의 마이크로파를 발생시킬 수 있다. Two rectangular waveguides 102 are arranged parallel to each other, that is, the H plane (the wide wall surface of the rectangular waveguide) is parallel to the substrate 107. One end of the waveguide 102 is a short-circuit surface, and the other end is connected to the microwave supply system 113 through the waveguide and the branch. The microwave supply system 113 is composed of, for example, a magnetron, an isolator, an incident / reflective power meter, and an automatic matcher, and can generate microwaves having a frequency of 2.45 kHz and a maximum power of 2 kHz.

도파관 (102) 의 탑재대 (108) 측의 면에는 복수의 슬롯 (103) 이 2 열로 등 간격으로 개구되어 있다. 도파관 (102) 및 슬롯 (103) 의 내부는 중공으로 되어 있다. 도파관 (102) 의 탑재대 (108) 측의 면에는, 각 도파관 (102) 마다 2 열의 슬롯 (103) 에 걸쳐 직방체 형상의 유전체판 (104) 이 배치되어 있다. 유전체판 (104) 은 석영으로 이루어지는데, 멀라이트, 알루미나, 사파이어, 이트리아, 질화알루미늄, 질화실리콘 등이어도 된다. A plurality of slots 103 are opened in two rows at equal intervals on the surface of the wave guide 102 on the mounting table 108 side. The interior of the waveguide 102 and the slot 103 is hollow. On the surface of the waveguide 102 on the mounting table 108 side, a rectangular parallelepiped dielectric plate 104 is disposed for each waveguide 102 over two rows of slots 103. The dielectric plate 104 is made of quartz, and may be mullite, alumina, sapphire, yttria, aluminum nitride, silicon nitride, or the like.

슬롯 (103) 을 둘러싸도록 O (오) 링 (105) 이 배치되어 있어, 진공 용기 (101) 의 기밀이 유지되어 있다. O 링 (105) 의 내측, 슬롯 (103), 및 도파관 (102) 의 내부는 대기로 채워져 있다. An O (O) ring 105 is disposed to surround the slot 103, and the airtightness of the vacuum container 101 is maintained. The inside of the O-ring 105, the slot 103, and the inside of the waveguide 102 are filled with atmosphere.

마이크로파 공급 시스템 (113) 에서 발생한 마이크로파는, 분기를 통하여 2 개의 도파관 (102) 으로 도입된 후, 도파관 (102) 안을 TE10 모드로 전파한다. 도파관 (102) 안을 전파하는 마이크로파의 일부는, 각각의 슬롯 (103) 을 통과하여 유전체판 (104) 에 공급되어, 유전체판 (104) 전체로 퍼진다. 유전체판 (104) 근방의 마이크로파 전계에 의해 플라즈마 중의 전자가 가속되어, 플라즈마가 생성, 유지된다. The microwaves generated in the microwave supply system 113 are introduced into the two waveguides 102 through the branches, and then enter the TE 10 into the waveguides 102. Propagates in mode. A part of the microwaves propagating in the waveguide 102 passes through the respective slots 103 and is supplied to the dielectric plate 104 to spread throughout the dielectric plate 104. Electrons in the plasma are accelerated by the microwave electric field in the vicinity of the dielectric plate 104 to generate and maintain the plasma.

유전체판 (104) 안을 마이크로파가 전파하지만, 슬롯 (103) 의 주변에서 전계 강도가 강해지기 쉽고, 슬롯 (103) 의 주변에서 플라즈마 밀도가 높아지는 경향이 있다. 이 도파관 축에 수직 방향의 플라즈마 밀도의 편차를 억제하기 위해, 유전체판 (104) 두께의 분포가 최적화되어 있다. 도 1 과 같이, 플라즈마 밀도가 높아지기 쉬운 슬롯 (103) 의 주변에서는, 유전체판 (104) 의 두께가 두껍고, 슬롯 (103) 으로부터 떨어진 부분에서는 얇게 되어 있다. 유전체판 (104) 의 외주부에는, 칸막이 부재 (106) 에 고밀도 플라즈마가 직접 접하지 않도록 슬리브 형상의 평탄부가 형성되어 있다. Although microwave propagates in the dielectric plate 104, the electric field strength tends to be strong around the slot 103, and the plasma density tends to be high around the slot 103. In order to suppress the variation of the plasma density in the direction perpendicular to the waveguide axis, the distribution of the thickness of the dielectric plate 104 is optimized. As shown in FIG. 1, the thickness of the dielectric plate 104 is thick around the slot 103 where the plasma density tends to be high, and thinner at the portion away from the slot 103. In the outer circumferential portion of the dielectric plate 104, a sleeve-like flat portion is formed so that the high density plasma does not directly contact the partition member 106.

유전체판 (104) 은, 상면 및 측면을 금속벽에, 하면을 플라즈마에, 각각 둘러싸여진 마이크로파의 도파로를 형성하고 있다. 본 실시 형태에서는, 각 도파관 (102) 마다 복수의 유전체판 (104) 을 형성하고, 유전체판 (104) 간의 피치를 슬롯 (103) 간의 피치와 동일하게 설정하였다. 이 때문에, 유전체판 (104) 의 폭이 현저히 좁아져 있으며, 유전체판 (104) 안을 전파하는 마이크로파는, 단일 모드의 직사각형 도파관을 닮은 모드로 전파한다. 이러한 상태에서는, 유전체판 (104) 의 두께가 두꺼운 부분에서는 마이크로파 전계가 주로 유전체판 (104) 안을 통과하기 때문에 플라즈마가 그다지 여기되지 않는데 비하여, 얇은 부분에서는 플라즈마 안도 통과하게 되어 플라즈마가 활발히 여기된다. 이와 같이, 유전체판 (104) 두께의 분포를 최적화함으로써, 유전체판 (104) 내의 플라즈마 밀도의 분포를 균일화할 수 있다. The dielectric plate 104 forms a waveguide of microwaves surrounded by top and side surfaces on a metal wall, and bottom surface on plasma. In the present embodiment, a plurality of dielectric plates 104 are formed in each waveguide 102, and the pitch between the dielectric plates 104 is set equal to the pitch between the slots 103. For this reason, the width of the dielectric plate 104 is significantly narrowed, and the microwaves propagating in the dielectric plate 104 propagate in a mode similar to a rectangular waveguide of a single mode. In such a state, since the microwave field mainly passes through the dielectric plate 104 in the thick portion of the dielectric plate 104, the plasma is not excited much, whereas in the thin portion, the plasma passes through the plasma and is actively excited. In this way, by optimizing the distribution of the thickness of the dielectric plate 104, the distribution of the plasma density in the dielectric plate 104 can be made uniform.

도 4 에, 도파관 축에 수직 방향의 기판 (107) 상의 전자 밀도 분포를 측정한 결과를 나타낸다. 파선은 두께가 동일한 유전체판을 사용한 경우, 실선은 두께의 분포를 최적화한 유전체판을 사용한 경우의 결과이다. 가스는 「Ar」을 사용하였다. 압력은 100Pa 로 설정하였다.4 shows the result of measuring the electron density distribution on the substrate 107 in the direction perpendicular to the waveguide axis. The broken line is a result of using a dielectric plate having the same thickness, and the solid line is a result of using a dielectric plate having optimized thickness distribution. "Ar" was used for gas. The pressure was set to 100 Pa.

두께가 동일한 유전체판을 사용한 경우에는, 슬롯 (103) 주변의 전자 밀도가 높아져 있으며, 도파관 축에 수직 방향의 플라즈마 분포는 현저히 불균일하다. 한편, 두께의 분포를 최적화한 유전체판을 사용한 경우에는, 거의 균일한 분포가 얻어지고 있다. 이와 같이, 유전체판 (104) 의 두께 분포의 최적화는, 균일한 플라즈마를 얻기 위해서는 매우 유효하다. When a dielectric plate having the same thickness is used, the electron density around the slot 103 is high, and the plasma distribution in the direction perpendicular to the waveguide axis is remarkably nonuniform. On the other hand, when the dielectric plate which optimized the distribution of thickness is used, a substantially uniform distribution is obtained. Thus, the optimization of the thickness distribution of the dielectric plate 104 is very effective in order to obtain a uniform plasma.

본 실시 형태에서는, 유전체판 (104) 의 두께는, 슬롯 (103) 으로부터의 거리에 대해 단조 감소의 관계로 되어 있는데, 단조 감소가 아니어도 상관없다. 또, 유전체판 (104) 의 두께를 도파관 축에 수직인 방향으로 연속적으로 변화시키고 있는데, 평탄부를 나열하여 배열하여 단계적으로 변화시켜도 된다. 또한, 도파관 축에 수직인 방향으로 플라즈마의 농담부가 이동하는 것을 방지하여 플라즈마의 안정성을 높이기 위해, 유전체판 (104) 의 두께가 바뀌는 단계부에 융기부를 형성해도 된다. In the present embodiment, the thickness of the dielectric plate 104 is in the relationship of monotonic reduction with respect to the distance from the slot 103, but may not be monotonous reduction. In addition, although the thickness of the dielectric plate 104 is continuously changed in the direction perpendicular to the waveguide axis, the flat plates may be arranged side by side to be changed in stages. In addition, in order to prevent the dark part of the plasma from moving in the direction perpendicular to the waveguide axis and to improve the stability of the plasma, a ridge may be formed in the step portion in which the thickness of the dielectric plate 104 is changed.

유전체판 (104) 은, 예를 들어, 알루미늄으로 이루어지는 칸막이 부재 (106) 로 주위가 둘러싸여짐과 동시에 유지되어 있다. 칸막이 부재 (106) 는 도체임과 함께 전기적으로 접지되어 있기 때문에, 인접하는 유전체판 (104) 간의 마이크로파의 전파가 억제된다. 또한, 칸막이 부재 (106) 와 탑재대 (108) 의 간격을, 유전체판 (104) 과 탑재대 (108) 의 간격보다 짧게 설정하여 칸막이부를 융기시킴으로써, 보다 확실하게 유전체판 (104) 간의 마이크로파의 전파가 억제된다. 이 때문에, 유전체판 (104) 내에 있어서의 마이크로파의 전파의 방식이 각 유전체판마다 독립적으로 결정되기 때문에, 제어하기 쉽고 균일성과 안정성이 우수한 플라즈마가 얻어진다.The dielectric plate 104 is held at the same time as being surrounded by a partition member 106 made of aluminum, for example. Since the partition member 106 is a conductor and is electrically grounded, propagation of microwaves between adjacent dielectric plates 104 is suppressed. Further, by setting the gap between the partition member 106 and the mounting table 108 shorter than the gap between the dielectric plate 104 and the mounting table 108 to raise the partition, the microwave between the dielectric plates 104 can be more reliably Propagation is suppressed. For this reason, since the manner of propagation of the microwaves in the dielectric plate 104 is independently determined for each dielectric plate, a plasma that is easy to control and excellent in uniformity and stability is obtained.

도파관 (102) 의 내부에는, 슬롯 (103) 에 의한 반사나 단면에서의 반사에 의해 생긴 반사파와 입사파가 간섭하여 정재파가 발생한다. 각각의 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도를 균등하게 하기 위해서는, H 면을 따라 흐르는 벽면 전류가 거의 극대가 되는 위치에 슬롯 (103) 을 배치하면 된다. 즉, 슬롯 (103) 간의 도파관 축 방향의 피치, 및 도파관 (102) 의 단면에서부터 바로 근처의 슬롯까지의 거리를, 대략 「n × λg/2」(n 은 자연수, λg 는 관내 파장) 로 하면 된다. 본 실시예에서는 「n = 1」로 설정되어 있는데, 「1」이외의 자연수이어도 된다. Inside the waveguide 102, a standing wave is generated due to interference between a reflected wave generated by reflection by the slot 103 or reflection in the cross section and an incident wave. In order to equalize the intensity of the microwaves emitted from the respective slots 103, the slots 103 may be disposed at a position where the wall current flowing along the H surface becomes almost maximum. That is, if the pitch in the waveguide axial direction between the slots 103 and the distance from the end face of the waveguide 102 to the adjacent slot are approximately " n × λg / 2 " (n is a natural number and λg is the wavelength in the tube) do. In the present embodiment, "n = 1" is set, but a natural number other than "1" may be used.

슬롯을 구비한 직사각형 도파관의 관내 파장 (λg) 은, 다음 식 (1) 로 표시된다.The in-tube wavelength (lambda) g of a rectangular waveguide provided with a slot is represented by following formula (1).

Figure 112008012729856-PCT00001
(1)
Figure 112008012729856-PCT00001
(One)

여기에서, 「a」는 도파관의 H 면의 폭이다. 「εr」은 도파관 내의 비유전율이며, 본 실시 형태에서는 중공이기 때문에 「1」이다. 「λ0」은 자유 공간 중의 파장이며, 진공 중의 광속도 (c), 마이크로파의 주파수 (f) 로 한 경우의 「c/f」와 동일하다. 본 실시 형태에서는, 마이크로파의 주파수가 2.45㎓ 이며, 자유 공간 중의 파장 (λ0) 은 122㎜ 가 된다. 「K」는 파장 단축률이며, 슬롯이 없으면 「1」이고, 슬롯이 있으면 슬롯의 임피던스에 따라 정해지는 실수이다. 파장 단축률 (K) 은 슬롯 (103) 의 유전율, 형상, 위치, 유전체판 (104) 의 유전율, 형상, 플라즈마의 유전율 (복소부도 포함한다) 등의 함수이다. 이 중, 플라즈마의 유전율은 플라즈마 중의 전자의 밀도나 전자 온도, 가스의 종류, 압력 등에 의해 정해진다. Here, "a" is the width of the H plane of the waveguide. "Ε r " is a relative dielectric constant in the waveguide, and is "1" because it is hollow in this embodiment. "Λ 0 " is a wavelength in free space and is the same as "c / f" in the case of using the optical speed c in vacuum and the frequency f of microwaves. In the present embodiment, the frequency of the microwave is 2.45 kHz, and the wavelength λ 0 in the free space is 122 mm. "K" is a wavelength shortening rate, "1" if there is no slot, and a real number determined according to the impedance of the slot if there is a slot. The wavelength shortening rate K is a function of the dielectric constant, shape, position of the slot 103, the dielectric constant of the dielectric plate 104, the shape, the dielectric constant of the plasma (including complex portions), and the like. Among these, the dielectric constant of the plasma is determined by the density of electrons in the plasma, the electron temperature, the type of gas, the pressure, and the like.

따라서, 진공 용기 (101) 에 공급하는 가스의 종류나 압력, 마이크로파 전력 등을 바꾸면, 파장 단축률 (K) 이 변화되어 관내 파장 (λg) 도 변화한다. 관내 파장이 최적값에서 벗어나면, 각각의 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도가 불균등해져, 플라즈마의 균일성이 악화된다. 이 때문에, 여러 가지의 조건이 변화해도 관내 파장이 일정하게 유지되도록, 관내 파장을 조정하는 기능을 구비하고 있는 것이 바람직하다. Therefore, when the kind, pressure, microwave power, etc. of the gas supplied to the vacuum container 101 are changed, the wavelength shortening rate K will change and the internal wavelength (lambda) g will also change. If the wavelength inside the tube deviates from the optimum value, the intensity of the microwaves emitted from each slot 103 becomes uneven, and the uniformity of the plasma deteriorates. For this reason, it is preferable to have a function which adjusts a wavelength in a tube so that a tube wavelength may remain constant even if various conditions change.

실제 관내 파장은, 도파로의 각부 치수나 유전율, 접촉부의 임피던스의 편차 및 주파수의 편차 등에 따라, 설계값과 완전히는 일치하지 않으며, 장치마다 편차가 생기는 것이 일반적이다. 특히 대형 플라즈마 처리 장치에서는, 도파관이 길고 도파관마다의 슬롯수가 많기 때문에, 관내 파장의 최적값으로부터의 어긋남이 플라즈마의 균일성에 큰 영향을 준다. 사용되는 조건이 한정되어 있어 플라즈마의 유전율이 일정한 경우라 하더라도, 관내 파장의 어긋남을 보정하는 기능을 구비하고 있는 것이 바람직하다.In fact, the wavelength inside the tube is not completely consistent with the design value depending on the dimensions of the waveguide, the dielectric constant, the impedance variation of the contact portion, and the frequency variation. In particular, in the large plasma processing apparatus, since the waveguide is long and the number of slots for each waveguide is large, the deviation from the optimum value of the wavelength in the tube greatly affects the uniformity of the plasma. Even if the conditions to be used are limited and the dielectric constant of the plasma is constant, it is preferable to have a function of correcting the deviation of the wavelength in the tube.

상기 식 (1) 에 의하면, 관내 파장 (λg) 은, H 면의 폭 (a), 도파관 내의 비유전율 (εr) 및 마이크로파의 주파수 (f) 의 함수로 되어 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 이들 값을 변화시킴으로써, 관내 파장 (λg) 을 조정할 수 있다. According to the above formula (1), it can be seen that the internal wavelength λg is a function of the width a of the H plane, the relative dielectric constant epsilon r in the waveguide, and the frequency f of the microwaves. That is, the intra-wavelength wavelength (lambda) g can be adjusted by changing these values.

본 실시 형태에서는, 도파관 (102) 의 E 면 (직사각형 도파관의 좁은 벽면) 의 내측을 따라 상하로 이동하는 플런저 (111) 가 형성되어 있다. 플런저 (111) 를 상하로 이동시켜 도파관 (102) 의 H 면의 폭 (a) 을 실효적으로 변화시킴으로써, 관내 파장 (λg) 을 조정할 수 있도록 되어 있다. 예를 들어, 플런저 (111) 를 상 방향으로 이동시키면, H 면의 폭 (a) 이 실효적으로 넓어지고, 관내 파장 (λg) 이 짧아진다. In this embodiment, the plunger 111 which moves up and down along the inside of the E surface (narrow wall surface of a rectangular waveguide) of the waveguide 102 is formed. By moving the plunger 111 up and down and effectively changing the width a of the H surface of the waveguide 102, the intra-wavelength wavelength? G can be adjusted. For example, when the plunger 111 is moved in the upward direction, the width a of the H plane is effectively widened, and the internal wavelength? G is shortened.

플런저 (111) 와 도파관 (102) 사이에는, 실드 스파이럴 (112) 이 형성되어 있으며, 이들 사이에서 방전이 발생하지 않아, 벽면을 따라 흐르는 마이크로파 전류가 슬라이딩부에서도 확실하게 흐르도록 구성되어 있다. The shield spiral 112 is formed between the plunger 111 and the waveguide 102, and discharge is not generated between them, so that the microwave current flowing along the wall surface flows reliably even in the sliding portion.

도파관 (102) 안을 전파하는 마이크로파는, 슬롯 (103) 으로부터 에너지를 방출하면서 전파하기 때문에, 단면에 가까워짐에 따라 차츰 감쇠한다. 이 때문에, 「λg/2」를 슬롯 (103) 간의 피치에 완전히 일치시키면, 조건에 따라서는, 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도가 단면측에서 약해지는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 플런저 (111) 의 위치를 조정하여, 「λg/2」가 슬롯 (103) 간의 피치보다 약간 커지도록 설정하거나, 또는 약간 작아지도록 설정함으로써, 마이크로파 도입측의 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도를 저하시킨다. 이 결과, 전체적으로 양호한 균일성을 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 관내 파장을 조정하는 기능을 구비함으로써, 매우 광범위한 사용 조건에서 항상 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. The microwaves propagating in the waveguide 102 propagate while releasing energy from the slots 103, and thus gradually attenuate as they get closer to the cross section. For this reason, when "(lambda) g / 2" is made to match the pitch between slots 103 completely, depending on conditions, the intensity | strength of the microwave emitted from the slot 103 may weaken at a cross section side. In this case, the position of the plunger 111 is adjusted so that "λg / 2" is set to be slightly larger than the pitch between the slots 103, or set to be slightly smaller, thereby releasing from the slot 103 on the microwave introduction side. Decreases the intensity of the microwave. As a result, good overall uniformity can be obtained. As described above, in the present embodiment, by providing a function of adjusting the wavelength in the tube, it is possible to always generate a uniform plasma under a very wide range of use conditions.

본 발명의 플라즈마 처리 장치를 사용하여, 도파관 (102) 의 슬롯 (103) 존 재면과 플런저 (111) 의 선단의 간격인 플런저 위치 (h) (도 1 참조) 를 바꾸었을 때, 플라즈마의 분포가 어떻게 변화되는지를 조사하였다. 도 5 에, 도파관 축 방향의 기판 상의 전자 밀도 분포를 나타낸다. 슬롯 (103) 간의 피치는 71.0㎜ 로 설정하였다. 도입한 가스는 「Ar」으로서, 가스 유량은 700sccm, 압력은 100Pa 이다. Using the plasma processing apparatus of the present invention, when the plunger position h (see Fig. 1), which is the distance between the slot 103 zone face of the waveguide 102 and the tip of the plunger 111, is changed, the plasma distribution is We examined how it changed. In FIG. 5, the electron density distribution on a board | substrate of a waveguide axial direction is shown. The pitch between the slots 103 was set to 71.0 mm. The gas introduced was "Ar", the gas flow rate was 700 sccm, and the pressure was 100 Pa.

플런저 위치 (h) 를 12.1㎜ 로 설정하면 (파선 참조), 「λg/2」는 슬롯 (103) 간의 피치와 동일한 71.0㎜ 가 된다. 이 때, 기판 상의 전자 밀도는 마이크로파 도입측에서 높고, 단면측에서 낮게 되어 있다. 다음으로, 플런저 위치 (h) 를 17.7㎜ 로 설정하면 (실선 참조), 「λg/2」는 슬롯 (103) 간의 피치보다 약간 짧은 70.1㎜ 가 된다. 이 때, 기판 상의 전자 밀도는 거의 균일하게 되어 있다. 다음으로, 플런저 위치 (h) 를 24.2㎜ 로 설정하면 (일점 쇄선), 「λg/2」는 더욱 짧아져, 69.2㎜ 가 된다. 이 때, 기판 상의 전자 밀도는 마이크로파 도입측에서 낮고, 단면측에서 높게 되어 있다. 이와 같이, 플런저 위치 (h) 에 따라 도파관 축 방향의 플라즈마의 분포가 변화되고, 또 플런저 위치 (h) 를 바꾸어 관내 파장 (λg) 을 최적화함으로써, 균일한 플라즈마가 얻어진다는 것을 알 수 있다.When the plunger position h is set to 12.1 mm (see dashed line), "λg / 2" is 71.0 mm which is equal to the pitch between the slots 103. At this time, the electron density on the substrate is high on the microwave introduction side and low on the cross section side. Next, when the plunger position h is set to 17.7 mm (see solid line), "λg / 2" becomes 70.1 mm which is slightly shorter than the pitch between the slots 103. At this time, the electron density on the substrate is substantially uniform. Next, when the plunger position h is set to 24.2 mm (dashed and dashed line), "(lambda) g / 2" becomes shorter and becomes 69.2 mm. At this time, the electron density on the substrate is low at the microwave introduction side and high at the cross section side. Thus, it turns out that the plasma distribution of a waveguide axial direction changes with the plunger position h, and the uniform wavelength is obtained by changing the plunger position h and optimizing the intra-wavelength wavelength (lambda) g.

도입 가스나 압력을 바꾸었을 때에 플런저 위치 (h) 의 최적값이 어떻게 변화되는지를 조사한 결과를 표 1 에 나타낸다. 「Ar」가스로서, 유량 700sccm, 압력 100Pa 인 경우, 상기와 같이 플런저 위치 (h) 가 17.7㎜ 이고, 「λg/2」가 70.1㎜ 일 때에 가장 균일한 플라즈마가 얻어졌다. 다음으로, 플런저 위치 (h) 는 바꾸지 않고 압력을 10Pa 로 낮추면, 파장 단축률 (K) 이 감소하여 관내 파장 (λg) 이 짧아져, 플라즈마의 균일성이 악화되었다. 관내 파장 (λg) 을 최적값인 70.1㎜ 로 되돌리기 위해, 플런저 위치 (h) 를 15.1㎜ 까지 감소시켜 H 면의 폭 (a) 을 실효적으로 감소시킴으로써, 다시 균일한 플라즈마가 얻어졌다.Table 1 shows the results of investigating how the optimum value of the plunger position (h) changes when the introduction gas or the pressure is changed. As the "Ar" gas, when the flow rate was 700 sccm and the pressure was 100 Pa, as described above, the most uniform plasma was obtained when the plunger position h was 17.7 mm and "λg / 2" was 70.1 mm. Next, when the pressure was lowered to 10 Pa without changing the plunger position h, the wavelength shortening rate K decreased, the tube wavelength lambda g became short, and the uniformity of the plasma deteriorated. In order to return the intra-wavelength wavelength lambda g to an optimum value of 70.1 mm, the plunger position h was reduced to 15.1 mm to effectively reduce the width a of the H plane, thereby obtaining a uniform plasma again.

조건Condition 플런저 위치 (h) 의 최적값Optimum value of plunger position (h) 가스종 : 유량Gas species: flow rate 가스 압력Gas pressure Ar : 700 sccmAr: 700 sccm 100 Pa100 Pa 17.7mm17.7 mm Ar : 700 sccmAr: 700 sccm 10 Pa10 Pa 15.1mm15.1mm Ar : 600 sccm O2 : 50 sccmAr: 600 sccm O 2 : 50 sccm 10 Pa10 Pa 24.9mm24.9mm Ar : 600 sccm SiH4 : 100 sccmAr: 600 sccm SiH 4 : 100 sccm 10 Pa10 Pa 27.4mm27.4mm

「Ar」과 「O2」의 혼합 가스 및 「Ar」과 「SiH4」의 혼합 가스에서도 동일한 실험을 실시한 결과, 균일한 플라즈마를 얻기 위한 플런저 위치 (h) 의 최적값은 조건에 따라 상이하다는 것이 명백해졌다. 이것은 조건에 따라 플라즈마의 유전율이 상이하기 때문이다. 이와 같이, 사용 조건이 바뀌어도 플런저 위치 (h) 를 바꾸어 파장 (λg) 을 조정함으로써 항상 균일한 플라즈마를 얻을 수 있다는 것이 실증되었다. The same experiment was carried out with the mixed gas of "Ar" and "O 2 " and the mixed gas of "Ar" and "SiH 4 ", and as a result, the optimum value of the plunger position (h) for obtaining a uniform plasma is different depending on the conditions. It became clear. This is because the dielectric constant of the plasma varies depending on the conditions. Thus, it has been demonstrated that even if the use conditions are changed, a uniform plasma can always be obtained by changing the plunger position h to adjust the wavelength? G.

도 3 과 같이, 칸막이 부재 (106) 에는, 진공 용기 (101) 의 내부에 가스를 방출하기 위한 복수의 가스 방출 구멍 (115) 이 형성되어 있다. 각 가스 방출 구멍 (115) 은 가스 유로 (114) 에 연결되어 있다. 본 실시 형태에서는 6 개의 가스 유로 (114) 가 도파관 (102) 과 평행하게 배치되어 있다. 가스 공급 시스템 (116) 으로부터 공급된 가스는, 6 개의 경로로 분기된 후에 각각의 가스 유로 (114) 로 유도되어, 복수의 가스 방출 구멍 (115) 으로부터 균일하게 방출된다.As shown in FIG. 3, the partition member 106 is provided with a plurality of gas discharge holes 115 for discharging gas into the vacuum container 101. Each gas discharge hole 115 is connected to the gas flow passage 114. In the present embodiment, six gas flow passages 114 are disposed in parallel with the waveguide 102. The gas supplied from the gas supply system 116 is led to each gas flow passage 114 after branching into six paths, and is uniformly discharged from the plurality of gas discharge holes 115.

본 실시 형태에 의하면, 각 도파관 (102) 마다 복수의 유전체판 (104) 을 형성하고, 유전체판 (104) 간의 피치를 슬롯 (103) 간의 피치와 동일하게 설정했기 때문에, 유전체판이 현저히 소형화되어, 유전체판의 열 팽창의 영향이 작아지기 때문에, 유전체판 (104) 과 인접하는 부재 사이의 간극을 작게 설정할 수 있다. 이 때문에, 기판이 대면적화되어도, 유전체판과 인접하는 부재 사이의 간극에서 플라즈마가 발생하는 경우가 없어, 균일하고 안정된 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있다. According to the present embodiment, since the plurality of dielectric plates 104 are formed in each waveguide 102, and the pitch between the dielectric plates 104 is set equal to the pitch between the slots 103, the dielectric plates are significantly reduced in size, Since the influence of thermal expansion of the dielectric plate is reduced, the gap between the dielectric plate 104 and the adjacent member can be set small. For this reason, even if the substrate is enlarged, plasma is not generated in the gap between the dielectric plate and the adjacent member, so that uniform and stable plasma can be efficiently generated.

또, 칸막이 부재 (106) 에 복수의 가스 방출 구멍 (115) 을 형성함으로써, 가스 방출 구멍간의 피치를 작게 설정할 수 있다. 결과적으로, 기판 (107) 전체면에 걸쳐 거의 균일하게 가스가 공급되어, 유전체판 (104) 과 기판 (107) 의 간격을 좁게 해도 편차가 적은 균일한 처리를 행할 수 있다. 또, 칸막이 부재 (106) 는 도체로 이루어지고, 또한 접지되어 있기 때문에, 가스 방출 구멍의 내부에 마이크로파 전계가 인가되어 플라즈마가 발생한다고 하는 문제는 발생하지 않는다.Moreover, by forming the some gas discharge hole 115 in the partition member 106, the pitch between gas discharge holes can be set small. As a result, gas is supplied almost uniformly over the whole surface of the board | substrate 107, and even if the space | interval of the dielectric plate 104 and the board | substrate 107 can be narrowed, the uniform process with few deviations can be performed. In addition, since the partition member 106 is made of a conductor and is grounded, there is no problem that a microwave electric field is applied inside the gas discharge hole to generate plasma.

또한, 기밀 유지부를 유전체판 (104) 의 슬롯 (103) 측의 면과 진공 용기 (101) 사이에 형성함으로써, 유전체판 (104) 이 대기와 접하는 면적이 감소하여 대기압에 의해 유전체판 (104) 이 받는 힘이 작아지기 때문에, 유전체판 (104) 유지부의 필요 강도가 저하된다. 이 때문에, 유전체판 (104) 의 유지 기능을 갖는 칸막이 부재 (106) 의 폭을 좁게 할 수 있다. 결과적으로, 칸막이 부재 (106) 주변의 플라즈마 밀도의 저하가 억제되어, 플라즈마의 균일성을 향상시킬 수 있다. In addition, by forming the airtight holding part between the surface of the slot 103 side of the dielectric plate 104 and the vacuum container 101, the area where the dielectric plate 104 is in contact with the atmosphere is reduced, and the dielectric plate 104 is caused by atmospheric pressure. Since this receiving force becomes small, the required strength of the dielectric plate 104 holding portion is lowered. For this reason, the width | variety of the partition member 106 which has the holding function of the dielectric plate 104 can be narrowed. As a result, the fall of the plasma density around the partition member 106 can be suppressed, and the uniformity of plasma can be improved.

이와 같이, 기판이 대면적화되어 플라즈마 생성 영역이 넓어져도, 광범위한 사용 조건에서 균일하고 안정된 플라즈마를 효율적으로 발생시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 처리에 필요한 가스가 기판 전체면에 걸쳐 거의 균일하게 공급되기 때문에, 유전체판 (104) 과 기판 (107) 의 거리를 좁게 해도 균일한 처리를 행할 수 있다. 결과적으로, 본 장치는 매우 범용성이 풍부하여, 균일하고 그리고 고속으로 고성능의 처리를 행할 수 있다. In this way, even if the substrate becomes large and the plasma generation region is widened, it is possible to efficiently generate a uniform and stable plasma under a wide range of use conditions. In addition, since the gas required for the plasma treatment is supplied almost uniformly over the entire surface of the substrate, even if the distance between the dielectric plate 104 and the substrate 107 is narrowed, uniform processing can be performed. As a result, the apparatus is very versatile and can perform high-performance processing uniformly and at high speed.

본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 여기에 고주파를 사용한 평행 평판 플라즈마 처리 장치나 유도 결합 플라즈마 처리 장치와 비교하여 플라즈마 여기 주파수가 높기 때문에, 전자 온도가 낮고 밀도가 높은 플라즈마가 얻어진다. 예를 들어, 종래의 평행 플라즈마 처리 장치에서는, 전자 온도가 3eV ∼ 10eV 정도, 전자 밀도가 1010∼1011-3 정도이지만, 본 발명의 플라즈마 처리 장치에서는, 전자 온도가 0.3eV ∼ 3eV, 전자 밀도가 1011∼1013-3 정도이다. 이 때문에, 고속 그리고 기판에 손상을 주지 않는 우수한 처리를 행할 수 있다는 특장이 있다. The plasma processing apparatus of the present invention has a higher plasma excitation frequency compared with a parallel plate plasma processing apparatus or an inductively coupled plasma processing apparatus using high frequency for plasma excitation, so that a plasma having a low electron temperature and a high density can be obtained. For example, in the conventional parallel plasma processing apparatus, the electron temperature is about 3 eV to 10 eV and the electron density is about 10 10 to 10 11 cm -3 , but in the plasma processing apparatus of the present invention, the electron temperature is 0.3 eV to 3 eV, the electron density is 10 11 ~10 13-3 degree. For this reason, there is a feature that excellent processing can be performed at high speed and without damaging the substrate.

본 발명의 플라즈마 처리 장치를 유기 EL 디스플레이 제조 공정의 일부의 처리에 적용하였다. 적용한 처리는, 플라즈마 화학 기층 반응법에 의한 실리콘 질화막의 성막이다. 가스 공급 시스템 (116) 으로부터, 「Ar, SiH4 및 NH3」의 혼합 가스를 공급하고, 가스 유로 (114) 를 통과하여 가스 방출 구멍 (115) 에서 진공 용기 (101) 내로 도입함과 함께, 진공 펌프를 사용하여 배기구 (110) 로부터 배기하였다. 각 가스의 유량은 각각 400sccm, 30sccm 및 120sccm 으로 설정하였다. 기판 (107) 으로서 유리 기판을 사용하였다. 기판 온도는 300℃ 로 설정하였다. The plasma processing apparatus of the present invention was applied to the treatment of part of the organic EL display manufacturing process. The applied process is film formation of a silicon nitride film by a plasma chemical substrate reaction method. With also supplies the mixed gas from the gas supply system 116, the "Ar, SiH 4 and NH 3", and introduced into the vacuum container 101 from the gas-discharging holes 115 through the gas flow path 114, It exhausted from the exhaust port 110 using the vacuum pump. The flow rate of each gas was set to 400 sccm, 30 sccm and 120 sccm, respectively. A glass substrate was used as the substrate 107. The substrate temperature was set at 300 ° C.

실리콘 질화막은 게이트 절연막, 층간 절연막 또는 보호막으로서 사용되며, 절연 내압의 고내압화, 리크 전류의 저감 및 성막 속도의 고속화가 요구되고 있다. 종래의 평행 평판 플라즈마 처리 장치를 사용하여 형성한 실리콘 질화막의 절연 내압은, 예를 들어, 5.4MV/㎝, 리크 전류는 2.4 × 10-6A/㎝- 2 이고, 성막 속도는 110㎚/min 이었다. 한편, 본 발명의 플라즈마 처리 장치를 사용하여 형성한 박막의 절연 내압은, 예를 들어, 11.8MV/㎝, 리크 전류 1.6×10-8A/㎝- 2 이고, 성막 속도는 280㎚/min 이었다. 이와 같이, 종래의 플라즈마 처리 장치와 비교하여 우수한 특성의 실리콘 질화막을 고속으로 형성할 수 있다. 또한, 균일성도 대폭 개선되었다.The silicon nitride film is used as a gate insulating film, an interlayer insulating film, or a protective film, and it is required to increase the breakdown voltage of the insulation breakdown, reduce the leakage current, and speed up the deposition rate. The dielectric breakdown voltage of the silicon nitride film formed using the conventional parallel plate plasma processing apparatus is, for example, 5.4 MV / cm, the leakage current is 2.4 × 10 -6 A / cm - 2 , and the deposition rate is 110 nm / min. It was. On the other hand, withstand voltage of the thin film formed using the plasma treatment apparatus of the present invention are, for example, 11.8MV / ㎝, leakage current 1.6 × 10 -8 A / ㎝ - and 2, the film formation rate was 280㎚ / min . In this manner, a silicon nitride film having excellent characteristics can be formed at a high speed as compared with the conventional plasma processing apparatus. In addition, the uniformity was also greatly improved.

본 실시 형태에서는, 유전체판 (104) 은 직사각형이지만, 원주형이나 다각형이어도 된다. 유전체판 (104) 의 두께는 동일해도 된다. 칸막이 부재 (106) 와 진공 용기 (101) 는 일체이어도 되고, 또 절연물 등으로 덮여 있어도 된다. 칸막이부에는 단차를 형성하지 않아도 된다. 도파관 (102) 은 리지 도파관(ridge waveguide)이나 원형 도파관 등이어도 된다. 도파관 (102) 은 2 개 이외이어도 되고, 도파관 당 슬롯 (103) 의 수는 12 개 이외이어도 되며, 가스 유로 (114) 는 6 개 이외이어도 된다. 가스 공급 시스템 (116), 가스 유로 (114) 및 가스 방출 구멍 (115) 을 복수 계통 구비하여, 각각 상이한 가스가 공급되도록 구성해도 된다. 도파관 (102) 에는, 슬롯 (103) 이 「λg/2」피치로 2 열로 배열되어 있는데, 1 열이어도 된다. 또, 일방의 열과 타방의 열이 서로 다르게 배열되어도 된다.In the present embodiment, the dielectric plate 104 is rectangular, but may be columnar or polygonal. The thickness of the dielectric plate 104 may be the same. The partition member 106 and the vacuum container 101 may be integral, and may be covered with the insulator etc. It is not necessary to form a step in the partition portion. The waveguide 102 may be a ridge waveguide, a circular waveguide, or the like. The number of waveguides 102 may be other than two, the number of slots 103 per waveguide may be other than 12, and the number of the gas flow paths 114 may be other than six. The gas supply system 116, the gas flow passage 114, and the gas discharge holes 115 may be provided in plural systems so as to be configured to supply different gases, respectively. In the waveguide 102, the slots 103 are arranged in two rows with a "λg / 2" pitch, but may be one row. In addition, one row and the other row may be arranged differently.

본 실시 형태에서는, 가동의 플런저 (111) 를 형성하고, 플런저의 위치를 바꿈으로써 관내 파장을 조절하고 있는데, 마이크로파 공급 시스템 (113) 에서 발생하는 마이크로파의 주파수 (f) 를 바꿈으로써 관내 파장을 조절하도록 해도 된다. 이 경우에는, 가동의 플런저 (111) 는 불필요하다. In this embodiment, although the internal wavelength is adjusted by forming the movable plunger 111 and changing the position of the plunger, the internal wavelength is adjusted by changing the frequency (f) of the microwave which generate | occur | produces in the microwave supply system 113. You may do so. In this case, the movable plunger 111 is unnecessary.

본 발명의 플라즈마 처리 장치를 사용하여, 마이크로파의 주파수 (f) 를 바꾸었을 때에, 플라즈마의 분포가 어떻게 변화되는지를 조사하였다. 도 6 에 도파관 축 방향의 기판 상에 있어서의 전자 밀도 분포를 나타낸다. 플런저 위치 (h) 는 17.7㎜ 로 고정으로 하였다. 슬롯 (103) 간의 피치는 71.0㎜ 로 설정하였다. 도입한 가스는 「Ar」으로서, 가스 유량은 700sccm, 압력은 100Pa 이다. Using the plasma processing apparatus of the present invention, it was investigated how the distribution of plasma changes when the frequency f of microwaves is changed. 6 shows the electron density distribution on the substrate in the waveguide axial direction. The plunger position h was fixed at 17.7 mm. The pitch between the slots 103 was set to 71.0 mm. The gas introduced was "Ar", the gas flow rate was 700 sccm, and the pressure was 100 Pa.

마이크로파 공급 시스템 (113) 에서 발생하는 마이크로파의 주파수를 표준 주파수보다 0.02㎓ 낮은 2.43㎓ 로 설정하면 (파선 참조), 「λg/2」는 70.8㎜ 가 된다. 이 때, 기판 상의 전자 밀도는 마이크로파 도입측에서 높고, 단면측에서 낮게 되어 있다. 다음으로, 표준 주파수인 2.45㎓ 로 설정하면 (실선 참조), 「λg/2」는 약간 짧아져, 70.1㎜ 가 된다. 이 때, 기판 상의 전자 밀도는 거의 균일하게 되어 있다. 다음으로, 표준 주파수보다 0.02㎓ 만큼 높은 2.47㎓ 로 설정하면 (일점 쇄선), 「λg/2」는 더욱 짧아져, 69.4㎜ 가 된다. 이 때, 기판 상의 전자 밀도는 마이크로파 도입측에서 낮고, 단면측에서 높게 되어 있다. 이와 같이, 마이크로파의 주파수에 따라 도파관 축 방향에 있어서의 플라즈마의 분포가 변화되고, 또 주파수를 바꾸어 관내 파장 (λg) 을 최적화함으로써, 균일한 플라즈마가 얻어진다는 것을 알 수 있다.When the frequency of the microwaves generated in the microwave supply system 113 is set to 2.43 kHz, which is 0.02 kHz lower than the standard frequency (see dashed line), "λg / 2" is 70.8 mm. At this time, the electron density on the substrate is high on the microwave introduction side and low on the cross section side. Next, when it sets to 2.45 Hz which is a standard frequency (refer a solid line), "(lambda) g / 2" will be slightly shortened and will be 70.1 mm. At this time, the electron density on the substrate is substantially uniform. Next, when it is set to 2.47 kHz, which is 0.02 kHz higher than the standard frequency (single dashed line), "λg / 2" becomes shorter and becomes 69.4 mm. At this time, the electron density on the substrate is low at the microwave introduction side and high at the cross section side. In this way, it can be seen that the plasma distribution in the waveguide axis direction changes with the frequency of the microwave, and the uniform plasma is obtained by changing the frequency to optimize the tube wavelength λg.

도 7 은 가스 방출부의 다른 형태를 나타낸 단면도이다. 가스 구멍 형성 볼트 (117) 에는 가스 방출 구멍 (118) 이 개구되어 있다. 칸막이 부재 (106) 는 복수의 가스 구멍 형성 볼트 (117) 에 의해 진공 용기 (101) 에 고정된다. 각각의 가스 방출 구멍 (118) 은 가스 유로 (114) 에 연결되어 있으며, 가스 유로 (114) 에 도입된 가스는, 복수의 가스 방출 구멍 (118) 에서 진공 용기 (101) 의 내부로 방출된다. 가스 구멍 형성 볼트 (117) 가 칸막이 부재 (106) 및 유전체판 (104) 을 유지하는 기능과, 가스를 방출하는 기능을 겸하기 때문에, 구조를 단순화할 수 있다. 7 is a cross-sectional view showing another form of the gas discharge unit. The gas discharge hole 118 is opened in the gas hole formation bolt 117. The partition member 106 is fixed to the vacuum container 101 by the plurality of gas hole forming bolts 117. Each gas discharge hole 118 is connected to the gas flow passage 114, and the gas introduced into the gas flow passage 114 is discharged into the vacuum vessel 101 from the plurality of gas discharge holes 118. Since the gas hole forming bolt 117 has a function of holding the partition member 106 and the dielectric plate 104 and a function of releasing gas, the structure can be simplified.

도 8 은 가스 방출부의 또 다른 형태를 나타낸 종단면도이다. 칸막이 부재 (106) 에는, 예를 들어, 알루미나로 이루어지는 다공질 부재 (119) 가 구비되어 있다. 가스 유로 (114) 에 의해 다공질 부재 (119) 까지 유도된 가스는, 다공질 부재 (119) 안을 빠져 나가 진공 용기 (101) 의 내부로 방출된다. 가스 방출 구멍으로부터 가스를 방출하는 것보다도, 보다 균일하게 방출할 수 있다.8 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the gas discharge unit. The partition member 106 is provided with the porous member 119 which consists of an alumina, for example. The gas guided to the porous member 119 by the gas flow passage 114 exits the porous member 119 and is discharged into the vacuum container 101. It is possible to discharge more uniformly than to discharge the gas from the gas discharge hole.

실시예 2 Example 2

도 9 는 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 제 2 실시예를 나타내는 단면도이다. 여기에서는, 제 1 실시예와의 상이점에 대해서만 설명한다. Fig. 9 is a sectional view showing a second embodiment in the plasma processing apparatus of the present invention. Here, only differences from the first embodiment will be described.

도파관 (102) 의 탑재대 (108) 측의 면에는, 각 슬롯 (103) 마다 직방체 형상의 유전체판 (104) 이 배치되어 있다. 또한, 유전체판 (104) 을 복수의 도파관 (102) 에 걸쳐 배열하는 구성이어도 된다. On the surface of the wave guide 102 on the mounting table 108 side, a rectangular parallelepiped dielectric plate 104 is disposed for each slot 103. In addition, the structure which arranges the dielectric plate 104 over the some waveguide 102 may be sufficient.

도파관 (102) 의 내부에는 도파관 내 유전체 (201) 가 형성되어 있다. 도파관 내 유전체 (201) 는 비유전율 2.1 인 불소 수지로 이루어지는데, 석영, 멀라이트, 알루미나, 사파이어, 이트리아, 질화알루미늄, 질화실리콘 등이어도 된다. 이와 같이, 도파관의 내부에 유전체를 삽입하면, 도파관 단면의 치수 및 관내 파장 (λg) 이 축소된다. 도파관 내 유전체의 비유전율을 「εr」로 하면, 도파관 단면의 치수 및 관내 파장 (λg) 은, 중공의 경우와 비교하여 「1/εr 1 /2」배가 된다. 도파관 (102) 의 내부에 도파관 내 유전체 (201) 를 형성함으로써, 도파관 (102) 의 단면 치수가 작아져 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 슬롯 (103) 간의 피치가 작아지기 때문에, 가스 방출 구멍간의 피치가 작아져, 보다 균일하게 가스를 방출할 수 있다. Inside the waveguide 102, a dielectric 201 in the waveguide is formed. The waveguide dielectric 201 is made of a fluorine resin having a relative dielectric constant of 2.1, and may be quartz, mullite, alumina, sapphire, yttria, aluminum nitride, silicon nitride, or the like. In this way, when the dielectric is inserted into the waveguide, the dimension of the waveguide cross section and the tube wavelength? G are reduced. When the relative dielectric constant of the dielectric waveguide to "ε r", the dimensions and the hall wavelength (λg) in the waveguide cross section, compared to the case of the hollow fiber is doubled "1 / ε r 1/2". By forming the waveguide dielectric 201 inside the waveguide 102, the cross-sectional dimension of the waveguide 102 can be reduced and the device can be miniaturized. In addition, since the pitch between the slots 103 becomes small, the pitch between the gas discharge holes becomes small, and the gas can be discharged more uniformly.

슬롯 (103) 의 내부에는, 평판 형상의 슬롯 내 유전체 (202, 203) 가 형성되어 있다. 슬롯 내 유전체 (202, 203) 는 유전율이 상이하여, 예를 들어, 슬롯 내 유전체 (202) 는 비유전율 2.1 인 불소 수지로 이루어지고, 슬롯 내 유전체 (203) 는 비유전율 3.8 인 석영으로 이루어진다. 슬롯 내 유전체 (202, 203) 는 멀라이트, 알루미나, 사파이어, 이트리아, 질화알루미늄, 질화실리콘 등이어도 된다. Inside the slot 103, flat dielectric slots 202 and 203 are formed. The dielectrics 202 and 203 in the slots have different dielectric constants, for example, the dielectrics 202 in the slots are made of fluorine resin having a relative dielectric constant of 2.1, and the dielectrics 203 in the slots are made of quartz having a dielectric constant of 3.8. The dielectrics 202 and 203 in the slots may be mullite, alumina, sapphire, yttria, aluminum nitride, silicon nitride, or the like.

이와 같이, 슬롯 (103) 의 내부에 유전체를 삽입하면, 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도가 변화한다. 또, 슬롯 내 유전체의 유전율에 따라, 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도를 바꾸어 플라즈마의 분포를 제어할 수 있다. 현실적으로는, 유전율을 연속적으로 바꾸는 것은 곤란하기 때문에, 본 실시 형태에서는, 유전율이 상이한 2 개의 유전체를 슬롯에 삽입하고, 그들의 두께를 바꿈으로써 슬롯 (103) 내의 실효적인 유전율을 바꾸어 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도를 제어하고 있다. In this way, when the dielectric is inserted into the slot 103, the intensity of the microwaves emitted from the slot 103 changes. In addition, the distribution of plasma can be controlled by changing the intensity of the microwave emitted from the slot 103 in accordance with the dielectric constant of the dielectric in the slot. In reality, since it is difficult to continuously change the dielectric constant, in this embodiment, two dielectrics having different dielectric constants are inserted into the slots, and the effective dielectric constants in the slots 103 are changed by changing their thicknesses from the slots 103. The intensity of the emitted microwaves is controlled.

플라즈마 처리 장치 내의 플라즈마 밀도는, 기판의 주변부에서 낮아지는 경향이 있다. 이 때문에, 주변부의 슬롯으로부터 방출되는 마이크로파의 강도가 다른 것보다 커지도록 설정하면, 균일한 플라즈마가 얻어지기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 도파관 (102) 양단의 슬롯 (103) 에서는, 슬롯 내 유전체 (202, 203) 의 두께를 각각 4㎜ 및 6㎜ 로, 그 이외의 슬롯에서는, 슬롯 내 유전체 (202, 203) 양자 모두 5㎜ 로 설정하였다. The plasma density in the plasma processing apparatus tends to be lowered at the periphery of the substrate. For this reason, if the intensity | strength of the microwave emitted from the slot of a peripheral part is set to become larger than another, uniform plasma will be easy to be obtained. In the present embodiment, in the slots 103 across the waveguide 102, the thicknesses of the dielectrics 202 and 203 in the slots are 4 mm and 6 mm, respectively, and in the other slots, the dielectrics in the slots 202 and 203 Both were set to 5 mm.

본 발명의 플라즈마 처리 장치를 사용하여, 슬롯 내 유전체 (202, 203) 의 두께를 바꾸었을 때에, 도파관 축 방향에 있어서의 기판 상의 전자 밀도의 분포가 어떻게 변화되는지를 조사한 결과를 도 10 에 나타낸다. 도입한 가스는 「Ar」으로서, 가스 유량은 700sccm, 압력은 100Pa 이다. FIG. 10 shows the results of investigating how the distribution of electron density on the substrate in the waveguide axis direction changes when the thicknesses of the dielectrics 202 and 203 in the slots are changed using the plasma processing apparatus of the present invention. The gas introduced was "Ar", the gas flow rate was 700 sccm, and the pressure was 100 Pa.

모든 슬롯 (103) 에서 슬롯 내 유전체 (202, 203) 의 두께를 5㎜ 로 설정한 경우 (실선) 에는, 기판의 양단에서 전자 밀도가 저하되어 있다는 것을 알 수 있다. 한편, 양단의 슬롯 (103) 에서만, 슬롯 내 유전체 (202, 203) 의 두께를 각각 4㎜ 및 6㎜ 로 설정한 경우 (파선) 에는, 기판의 양단에서 전자 밀도의 저하가 억제되어, 거의 균일한 분포로 되어 있다는 것을 알 수 있다. 이것은, 양단의 슬롯 (103) 에서 슬롯 내 유전체 (203) 의 두께를 슬롯 내 유전체 (202) 보다 두껍게 한 것으로 인하여, 양단의 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도가 다른 것보다 강해졌기 때문이다. 이와 같이, 슬롯 내 유전체 (202, 203) 각각의 두께를 바꿈으로써, 도파관 축 방향의 플라즈마의 분포를 세세하게 최적화할 수 있다. When the thickness of the dielectrics 202 and 203 in the slots is set to 5 mm in all the slots 103 (solid line), it can be seen that the electron density decreases at both ends of the substrate. On the other hand, only in the slots 103 at both ends, when the thicknesses of the dielectrics 202 and 203 in the slots are set to 4 mm and 6 mm, respectively (dashed lines), the decrease in the electron density at both ends of the substrate is suppressed and is almost uniform. You can see that it is a distribution. This is because the intensity of the microwaves emitted from the slot 103 at both ends is stronger than the other due to the thickness of the dielectric 203 in the slot being thicker than the dielectric in the slot 202 in the slot 103 at both ends. . Thus, by varying the thickness of each of the dielectrics 202 and 203 in the slot, it is possible to finely optimize the distribution of the plasma in the waveguide axial direction.

본 실시 형태에서는, 슬롯 내 유전체를 도 9 에서 좌우 방향으로 2 분할로 하고 있는데, 2 분할 이외이어도 된다. 또, 도 9 에서 상하 방향으로 분할해도 되고, 지면에 수직 방향으로 분할해도 된다. In the present embodiment, the dielectric in the slot is divided into two parts in the left and right directions in FIG. 9, but other than the two parts. Moreover, you may divide in the up-down direction in FIG. 9, and may divide in the perpendicular | vertical direction to the paper surface.

실시예 3 Example 3

도 11 은 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 제 3 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 12 는 도 11 에 있어서의 A-A 단면도이다. 여기에서는, 제 1 실시예와의 상이점에 대해서만 설명한다. 11 is a cross-sectional view showing the third embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. FIG. 12 is a cross-sectional view along the line A-A in FIG. 11. FIG. Here, only differences from the first embodiment will be described.

단일의 직사각형 도파관 (301) 은 E 면 (직사각형 도파관의 좁은 벽면) 이 기판 (107) 과 평행해지도록 배치되어 있다. 도파관 (301) 의 일단은 단락면으로 되어 있으며, 다른 일단에는 마이크로파 공급 시스템 (113) 이 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는 가늘고 긴 플라즈마를 발생시킬 수 있기 때문에, 가늘고 긴 부재에 플라즈마 처리를 행하는 경우나, 대면적 기판을 도파관 축에 수직 방향으로 이동시키면서 플라즈마 처리를 행하는 경우에 적합하다. The single rectangular waveguide 301 is arranged such that the E plane (narrow wall surface of the rectangular waveguide) is parallel to the substrate 107. One end of the waveguide 301 has a short-circuit surface, and a microwave supply system 113 is connected to the other end. In this embodiment, since an elongate plasma can be generated, it is suitable for performing a plasma process to an elongate member, or performing a plasma process, moving a large area board | substrate perpendicular to a waveguide axis.

도파관 (301) 의 탑재대 (108) 측의 면에는 복수의 슬롯 (103) 이 등간격으로 개구되어 있다. 도파관 (301) 의 탑재대 (108) 측의 면에는, 각 슬롯 (103) 마다 직방체 형상의 유전체판 (104) 이 배치되어 있다. 슬롯 (103) 간의 도파관 축 방향의 피치, 및 도파관 (301) 의 단면에서부터 바로 근처의 슬롯까지의 거리는 대략 「n × λg/2」(n 는 자연수) 로 하면 된다. 본 실시예에서는 「n = 1」로 설정되어 있지만, 「1」이외의 자연수이어도 된다. A plurality of slots 103 are opened at equal intervals on the surface of the wave guide 301 on the mounting table 108 side. On the surface of the wave guide 301 on the mounting table 108 side, a rectangular parallelepiped dielectric plate 104 is disposed for each slot 103. The pitch in the waveguide axial direction between the slots 103 and the distance from the end face of the waveguide 301 to the adjacent slot may be approximately "n x lambda g / 2" (n is a natural number). In the present embodiment, "n = 1" is set, but a natural number other than "1" may be used.

본 실시 형태에서는, 도파관 (301) 의 E 면을 구성하고, 상하로 이동하는 플런저 (302) 가 형성되어 있다. 플런저 (302) 에는, 예를 들어, 스테인리스로 이루어지는 지지봉 (304) 이 고정되어 있다. 도파관 (301) 의 외부로부터 지지봉 (304) 과 함께 플런저 (302) 를 상하로 이동시켜 도파관 (301) 의 H 면의 폭을 변화시킴으로써, 관내 파장을 조정할 수 있다. 예를 들어, 플런저 (302) 를 상 방향으로 이동시키면, H 면의 폭이 넓어져 관내 파장은 짧아진다 (상기 식 (1) 참조). 또, 복수의 플런저 (302) 를 도파관 축 방향으로 나열하여 배열해도 된다. 이 경우, 각 플런저 (302) 마다 H 면의 폭을 변화시킴으로써, 보다 정밀하게 관내 파장을 조정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 관내 파장을 조정하는 기능을 구비함으로써, 매우 광범위한 사용 조건에서 항상 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다. In this embodiment, the plunger 302 which comprises the E surface of the waveguide 301, and moves up and down is formed. The support rod 304 which consists of stainless steel is being fixed to the plunger 302, for example. The wavelength inside the tube can be adjusted by moving the plunger 302 up and down together with the supporting rod 304 from the outside of the waveguide 301 to change the width of the H plane of the waveguide 301. For example, when the plunger 302 is moved in the upward direction, the width of the H surface becomes wider and the wavelength in the tube becomes shorter (see equation (1) above). In addition, the plurality of plungers 302 may be arranged side by side in the waveguide axis direction. In this case, the inside wavelength can be adjusted more precisely by changing the width of the H plane for each plunger 302. In this embodiment, by providing the function to adjust the wavelength inside the tube, it is possible to always generate a uniform plasma under a very wide range of use conditions.

플런저 (302) 에는 초크 유전체 (303) 가 형성되어 있다. 초크 유전체 (303) 는 비유전율 9.4 인 알루미나로 이루어지는데, 불소 수지, 석영, 멀라이트, 사파이어, 이트리아, 질화알루미늄, 질화실리콘 등이거나, 또는 중공이어도 된다. 도 11 의 d 부의 길이는, 초크 유전체 (303) 중에 있어서의 마이크로파의 파장의 「1/4」, 즉 「λ0/(4 × εr 1 /2)」로 설정되어 있다. 여기에서, 「λ0」은 마이크로파 공급 시스템 (113) 이 발생시키는 마이크로파의 자유 공간 중의 파장이며, 「εr」은 초크 유전체 (303) 의 비유전율이다. The plunger 302 is formed with a choke dielectric 303. The choke dielectric 303 is made of alumina having a relative dielectric constant of 9.4, and may be fluorine resin, quartz, mullite, sapphire, yttria, aluminum nitride, silicon nitride, or the like, or may be hollow. The length of portion 11 is d, it is set to choke "1/4" of the microwave wavelength in the dielectric 303, i.e., "λ 0 / (4 × ε r 1/2) ". Here, "λ 0 " is a wavelength in the free space of microwaves generated by the microwave supply system 113, and "ε r " is a relative dielectric constant of the choke dielectric 303.

이러한 구조는 초크 구조라고 불리며, 도파관의 플랜지나, 정합기 등의 도파관 슬라이딩부 등에 사용되고 있다. Such a structure is called a choke structure and is used for a waveguide flange, a waveguide sliding part such as a matcher, and the like.

다음으로, 초크 구조의 동작 원리를 설명한다. Next, the principle of operation of the choke structure will be described.

초크 유전체 (303) 부는, 종단면을 단락된 마이크로파의 도파로로서 동작하고, 입사파와 반사파의 간섭에 의해 정재파가 발생하고 있다. 도 11 의 B 부는 단락면으로 되어 있으며, 초크 유전체 (303) 내의 전계는 「제로」이고, 벽면에 흐르는 전류는 최대로 되어 있다. 한편, B 부로부터 「1/4」파장 떨어진 C 부에서는, 초크 유전체 (303) 내의 전계는 최대, 벽면에 흐르는 전류는 「제로」로 되어 있다. 또, B 부로부터 「1/2」파장 떨어진 D 부는 등가적으로 단락면으로 되어 있으며, 초크 유전체 (303) 내의 전계는 「제로」이고, 벽면에 흐르는 전류는 최대로 되어 있다. The choke dielectric 303 section operates as a waveguide of a short-circuited microwave, and a standing wave is generated by the interference between the incident wave and the reflected wave. Part B of FIG. 11 is a short circuit surface, the electric field in the choke dielectric 303 is "zero", and the electric current which flows into a wall surface is the maximum. On the other hand, in the C portion that is "1/4" wavelength away from the B portion, the electric field in the choke dielectric 303 is maximum, and the current flowing in the wall surface is "zero". In addition, the D portion separated from the B portion by "1/2" wavelength is equivalently short-circuited, the electric field in the choke dielectric 303 is "zero", and the current flowing on the wall surface is maximum.

D 부가 등가적으로 단락면으로 되어 있기 때문에, 초크 구조가 있든 없든 도파관 (301) 내의 전자파의 분포는 변함없다. 또, C 부에서 벽면에 흐르는 전류가 「제로」로 되어 있기 때문에, 슬라이딩부에 다소 간극이 있어도 마이크로파의 누설이나 방전 등이 발생하지 않아, 마이크로파를 확실히 전파시킬 수 있다. Since D addition is equivalently short-circuited, the distribution of electromagnetic waves in the waveguide 301 remains unchanged, with or without a choke structure. In addition, since the current flowing to the wall surface in the portion C is "zero", even if there is a gap in the sliding portion, microwave leakage or discharge does not occur, and the microwave can be propagated reliably.

지지봉 (304) 과 진공 용기 (101) 사이에는 실드 스파이럴 (305) 이 형성되어 있으며, 장치 외부로의 마이크로파의 누설을 확실히 방지할 수 있도록 되어 있다. A shield spiral 305 is formed between the supporting rod 304 and the vacuum container 101, so that leakage of microwaves to the outside of the apparatus can be reliably prevented.

도 12 와 같이, 칸막이 부재 (106) 에는, 진공 용기 (101) 의 내부에 가스를 방출하기 위한 복수의 가스 방출 구멍 (307), 및 복수의 가스 방출 구멍 (307) 에 가스를 유도하기 위한 가스 유로 (306) 가 형성되어 있다. 가스 유로 (306) 는 가스 공급 시스템에 접속되어 있다. As shown in FIG. 12, the partition member 106 includes a plurality of gas discharge holes 307 for discharging gas into the vacuum container 101, and gases for guiding gas into the plurality of gas discharge holes 307. The flow path 306 is formed. The gas flow passage 306 is connected to a gas supply system.

본 실시 형태에서는, 도파관 (301) 은 단일이지만, 복수의 도파관 (301) 을 나열하여 배열해도 되고, 또 유전체판 (104) 을 복수의 도파관 (301) 에 걸쳐 배열해도 된다. 슬롯 (103) 의 수는 6 개 이외이어도 되고, 가스 유로 (306) 는 7개 이외이어도 된다. 가스 공급 시스템, 가스 유로 (306) 및 가스 방출 구멍 (307) 을 복수 계통 구비하여, 각각 상이한 가스가 공급되도록 구성해도 된다. 유전체판 (104) 의 두께는 슬롯 (103) 으로부터의 거리에 따라 분포를 갖게 해도 된다. 도파관 (301) 및 슬롯 (103) 의 내부는 중공으로 되어 있는데, 제 2 실시 형태에서 설명한 바와 같이 유전체를 삽입해도 된다. 플런저 (302) 와 도파관 (301) 사이에는 초크 구조 대신에 실드 스파이럴이나 판 스프링 등을 형성해도 된다. 또, 실드 스파이럴 (305) 은 형성하지 않아도 된다.In the present embodiment, the waveguide 301 is single, but a plurality of waveguides 301 may be arranged side by side, and the dielectric plate 104 may be arranged over the plurality of waveguides 301. The number of slots 103 may be other than six, and the gas flow path 306 may be other than seven. You may comprise the gas supply system, the gas flow path 306, and the gas discharge | emission hole 307 in multiple systems, and supply so that different gas may be supplied, respectively. The thickness of the dielectric plate 104 may have a distribution in accordance with the distance from the slot 103. The insides of the waveguide 301 and the slot 103 are hollow, but a dielectric may be inserted as described in the second embodiment. Instead of the choke structure, a shield spiral, a leaf spring, or the like may be formed between the plunger 302 and the waveguide 301. In addition, the shield spiral 305 does not need to be formed.

실시예 4 Example 4

도 13 은 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 제 4 실시예를 나타내는 단면도이다. 여기에서는, 제 3 실시예와의 상이점에 대해서만 설명한다. Fig. 13 is a sectional view showing the fourth embodiment in the plasma processing apparatus of the present invention. Here, only differences from the third embodiment will be described.

단일의 직사각형 도파관 (401) 은 E 면이 기판 (107) 과 평행해지도록 배치되어 있다. 도파관 (401) 의 일단은 단락면으로 되어 있으며, 다른 일단에는 마이크로파 공급 시스템 (113) 이 접속되어 있다. The single rectangular waveguide 401 is arranged such that the E surface is parallel to the substrate 107. One end of the waveguide 401 has a short-circuit surface and a microwave supply system 113 is connected to the other end.

도파관 (401) 내에는, 도파관 (401) 의 상면에 개구된 복수의 구멍으로부터, 각각 파장 조정 로드 (402) 가 삽입되어 있다. 파장 조정 로드 (402) 는 「λg/2」간격으로 등간격으로 배열되고 있는데, 이 이외의 간격이어도 된다. 파장 조정 로드 (402) 는 금 도금을 실시한 구리로 이루어지는데, 알루미늄, 불소 수지, 석영, 멀라이트, 알루미나, 사파이어, 이트리아, 질화알루미늄, 질화실리콘 등이어도 된다. 도파관 (401) 의 외부로부터 각각의 파장 조정 로드 (402) 를 상하로 이동시켜, 도파관 (401) 에 삽입되는 길이를 바꿈으로써, 관내 파장 (λg) 을 조정할 수 있다. In the waveguide 401, a wavelength adjusting rod 402 is inserted from a plurality of holes opened in the upper surface of the waveguide 401, respectively. The wavelength adjustment rods 402 are arranged at equal intervals at intervals of " λg / 2 ", but other intervals may be used. The wavelength adjusting rod 402 is made of copper with gold plating, and may be aluminum, fluorine resin, quartz, mullite, alumina, sapphire, yttria, aluminum nitride, silicon nitride, or the like. Intra-wavelength wavelength (lambda) g can be adjusted by moving each wavelength adjustment rod 402 up and down from the outside of the waveguide 401, and changing the length inserted into the waveguide 401. FIG.

본 실시 형태에서는, 도파관 (401) 은 단일이지만, 복수의 도파관 (401) 을 나열하여 배열해도 되고, 또 유전체판 (104) 을 복수의 도파관 (401) 에 걸쳐 배열해도 된다. 도파관 (301) 및 슬롯 (103) 의 내부는 중공으로 되어 있는데, 유전체를 삽입해도 된다. 파장 조정 로드 (402) 와 도파관 (401) 사이에는, 초크 구조, 실드 스파이럴이나 판 스프링 등을 형성해도 된다. In this embodiment, although the waveguide 401 is single, the waveguides 401 may be arranged side by side, or the dielectric plate 104 may be arranged over the waveguides 401. The inside of the waveguide 301 and the slot 103 is hollow, but a dielectric may be inserted. Between the wavelength adjusting rod 402 and the waveguide 401, a choke structure, a shield spiral, a leaf spring, or the like may be formed.

실시예 5 Example 5

도 14 는 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 제 5 실시예를 나타내는 단면도이다. 여기에서는, 제 3 실시예와의 상이점에 대해서만 설명한다. 14 is a cross-sectional view showing the fifth embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. Here, only differences from the third embodiment will be described.

단일의 직사각형 도파관 (501) 은 E 면이 기판 (107) 과 평행해지도록 배치되어 있다. 도파관 (501) 의 일단은 단락면으로 되어 있으며, 다른 일단에는 마이크로파 공급 시스템 (113) 이 접속되어 있다. The single rectangular waveguide 501 is disposed so that the E surface is parallel to the substrate 107. One end of the waveguide 501 is a short-circuit surface, and the other end is connected to the microwave supply system 113.

도파관 (501) 의 탑재대 (108) 측의 면에는, 복수의 슬롯 (103) 이 등간격으로 개구되어 있다. 슬롯 (103) 의 내부에는 슬롯 내 유전체 (504) 가 삽입되어 있으며, 슬롯 (103) 으로부터 방출되는 마이크로파의 강도가 적절하게 이루어지도록 구성되어 있다. 슬롯 내 유전체 (504) 는 알루미나로 이루어지는데, 불소 수지, 석영, 멀라이트, 사파이어, 이트리아, 질화알루미늄, 질화실리콘 등이나, 또는 중공이어도 된다. On the surface of the wave guide 501 on the mounting table 108 side, a plurality of slots 103 are opened at equal intervals. Inside the slot 103, a dielectric 504 in the slot is inserted, and is configured so that the intensity of the microwaves emitted from the slot 103 is appropriately achieved. The slot dielectric 504 is made of alumina, and may be fluorine resin, quartz, mullite, sapphire, yttria, aluminum nitride, silicon nitride, or the like, or hollow.

도파관 (501) 내에는, 도파관 (501) 의 내부 치수보다 작은 직방체 형상의 도파관 내 유전체 (502) 가 삽입되어 있다. 도파관 내 유전체 (502) 는 불소 수지로 이루어지는데, 석영, 멀라이트, 알루미나, 사파이어, 이트리아, 질화알루미늄, 질화실리콘 등이어도 된다. 도파관 내 유전체 (502) 에는, 예를 들어, 불소 수지로 이루어지는 지지봉 (503) 이 고정되어 있다. 도파관 (501) 의 외부로부터 지지봉 (503) 과 함께 도파관 내 유전체 (502) 를 상하로 이동시킴으로써, 관내 파장 (λg) 을 조정할 수 있다. In the waveguide 501, a rectangular parallelepiped dielectric 502 is inserted into the waveguide 501, which is smaller than the internal dimension of the waveguide 501. The waveguide dielectric 502 is made of a fluorine resin, and may be quartz, mullite, alumina, sapphire, yttria, aluminum nitride, silicon nitride, or the like. The supporting rod 503 made of, for example, a fluororesin is fixed to the waveguide dielectric 502. The in-wavelength wavelength (lambda) g can be adjusted by moving the dielectric material 502 in a waveguide up and down with the support rod 503 from the outside of the waveguide 501.

상기 식 (1) 에 의하면, 중공의 도파관의 내부에 유전체를 설치하면, 관내 파장 (λg) 이 짧아진다는 것을 알 수 있다. 유전체의 크기가 도파관의 내부 치수보다 작은 경우에는, 도파관 내의 전계가 보다 강한 부분에 유전체를 설치하면, 관내 파장 (λg) 이 보다 짧아진다. 직사각형 도파관의 대면하는 H 면 사이에 가해지는 전계는, H 면의 중심선 상에서 가장 강하고, E 면에 가까워짐에 따라 약해진다. 따라서, 도파관 내 유전체 (502) 를 H 면의 중심선 상에 배치하면, 관내 파장 (λg) 이 가장 짧아지고, 중심선으로부터 위 또는 아래로 이동시킴과 함께 길어진다. 이와 같이, 도파관 내 유전체 (502) 의 위치에 따라 관내 파장을 조정하도록 하면, 실드 스파이럴이나 초크 구조 등을 사용하지 않더라도 마이크로파를 확실히 전파시킬 수 있다. According to Equation (1), it is understood that when the dielectric is provided inside the hollow waveguide, the wavelength? G in the tube is shortened. In the case where the size of the dielectric is smaller than the internal dimension of the waveguide, if the dielectric is provided in a portion where the electric field in the waveguide is stronger, the tube wavelength λg becomes shorter. The electric field applied between the facing H planes of the rectangular waveguide is the strongest on the centerline of the H plane and weakens as it approaches the E plane. Therefore, when the dielectric 502 in the waveguide is disposed on the centerline of the H plane, the wavelength λg in the tube is shortest, and moves up or down from the centerline. Thus, by adjusting the wavelength inside the tube in accordance with the position of the dielectric 502 in the waveguide, it is possible to surely propagate the microwave even without using a shield spiral or a choke structure.

본 실시 형태에서는, 도파관 (501) 은 단일이지만, 복수의 도파관 (501) 을 나열하여 배열해도 되고, 또 유전체판 (104) 을 복수의 도파관 (501) 에 걸쳐 배열해도 된다. In the present embodiment, the waveguide 501 is single, but the waveguides 501 may be arranged side by side, or the dielectric plate 104 may be arranged over the waveguides 501.

도파관에 도입된 마이크로파를 유전체판에 슬롯을 통과시켜 전파시키고, 진공 용기 중에 공급된 가스를 플라즈마화시켜 기판 표면에 플라즈마 처리를 행할 때, 병렬로 배치되는 각 도파관마다 복수의 유전체판을 형성하고, 인접하는 유전체판간에 도체로 이루어지고 접지된 칸막이 부재를 배치하고, 플런저를 상하로 움직여, 도파관의 관내 파장을 최적값으로 조정함으로써, 유전체판과 인접하는 부재의 간극에서 의도하지 않은 플라즈마가 발생하는 경우가 없기 때문에, 안정된 플라즈마를 효율적으로 발생시키는 것이 필요한 용도에 적용할 수 있다. When the microwaves introduced into the waveguide are propagated through the slots through the slots, and the gas supplied in the vacuum container is converted into plasma to perform plasma treatment on the substrate surface, a plurality of dielectric plates are formed for each waveguide arranged in parallel, Unintentional plasma is generated in the gap between the dielectric plate and the adjacent member by arranging a partitioned member made of conductor and grounded between adjacent dielectric plates, and moving the plunger up and down to adjust the wavelength in the tube of the waveguide to an optimum value. Since there is no case, it can apply to the use which needs to generate stable plasma efficiently.

Claims (27)

내부에 플라즈마가 여기되는 용기와, 당해 용기 내에 플라즈마를 여기시키기 위해 필요한 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 시스템과, 당해 마이크로파 공급 시스템에 접속되고, 복수의 슬롯이 개구된 도파로와, 당해 슬롯으로부터 방출된 마이크로파를 플라즈마에 전파시키는 유전체판을 구비한 플라즈마 처리 장치로서, A microwave supplying system for supplying a container into which the plasma is excited, a microwave required to excite the plasma in the container, a waveguide connected to the microwave supplying system and having a plurality of slots opened, and a microwave emitted from the slot. A plasma processing apparatus comprising a dielectric plate for propagating a plasma to a plasma, 당해 도파로 내를 전파하는 마이크로파의 파장을, 당해 도파로의 외부로부터 조절하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And a means for adjusting the wavelength of the microwaves propagating in the waveguide from the outside of the waveguide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도파로를 구성하는 도체벽의 일부를, 당해 도파로의 외부로부터 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.A part of the conductor wall constituting the waveguide is configured to move from outside of the waveguide. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 도파로는 직사각형 도파관이고, 당해 도파관의 E 면 (좁은 벽면) 관벽의 적어도 일부를, 당해 도파관의 외부로부터 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The waveguide is a rectangular waveguide, and is configured to move at least a portion of the E plane (narrow wall surface) tube wall of the waveguide from the outside of the waveguide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도파로 내에 삽입된 복수의 로드를 구비하고, 당해 도파로의 외부로부터 각각의 당해 로드를 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a plurality of rods inserted into the waveguide, and configured to move each of the rods from the outside of the waveguide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도파로 내에 제 1 유전체 부재를 구비하고, 당해 도파로의 외부로부터 당해 제 1 유전체 부재를 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a first dielectric member in the waveguide, and configured to move the first dielectric member from the outside of the waveguide. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로파 공급 시스템이 공급하는 마이크로파의 주파수를 바꿈으로써, 상기 파장이 조정되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.And the wavelength is adjusted by changing the frequency of the microwaves supplied by the microwave supply system. 내부에 플라즈마가 여기되는 용기와, 당해 용기 내에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템과, 당해 용기 내에 플라즈마를 여기시키기 위해 필요한 마이크로파를 공급하는 마이크로파 공급 시스템과, 당해 마이크로파 공급 시스템에 접속되고, 복수의 슬롯이 개구된 1 또는 2 이상의 도파관과, 당해 슬롯으로부터 방출된 마이크로파를 플라즈마에 전파시키는 복수의 유전체판과, 당해 용기 내에 수용되고 피처리 기판이 놓여지는 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치로서, A plurality of slots connected to a vessel in which plasma is excited, a gas supply system for supplying gas into the vessel, a microwave supply system for supplying microwaves necessary for exciting the plasma in the vessel, and a plurality of slots A plasma processing apparatus comprising the opened one or two or more waveguides, a plurality of dielectric plates for propagating microwaves emitted from the slots to the plasma, and a mounting table accommodated in the container and on which the substrate to be processed is placed, 당해 도파관마다 복수의 당해 유전체판이 형성되어 있으며, 인접하는 당해 유전체판 사이에는 적어도 일부가 도체로 이루어지는 칸막이 부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.A plurality of said dielectric plates are formed for each said waveguide, and the partition member which consists of a conductor at least one part is formed between the said adjacent dielectric plates, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 복수의 상기 도파관을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a plurality of waveguides. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 용기의 내부와 외부 사이에 있는 기밀 유지부의 적어도 일부는, 상기 유전체판의 상기 슬롯측의 면과 당해 용기 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. At least a part of the airtight holding part between the inside and the outside of the container is formed between the surface of the slot side of the dielectric plate and the container. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 9, 상기 유전체판간의 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파의 진행 방향의 피치와, 상기 슬롯간의 당해 진행 방향의 피치가 대체로 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. A pitch in the traveling direction of the microwaves propagating in the waveguide between the dielectric plates and a pitch in the traveling direction between the slots is substantially the same. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 10, 상기 슬롯간의 상기 진행 방향의 피치가, 상기 도파관 내를 전파하는 마이크 로파 파장의 「1/2」의 자연수배와 대체로 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. The pitch of the said advancing direction between the said slots is substantially the same as the natural multiple of "1/2" of the microwave wavelength propagating in the said waveguide. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 슬롯간의 상기 진행 방향의 피치가, 상기 파장의 「1/2」배와 대체로 동일한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. The pitch of the said advancing direction between the said slots is substantially the same as "1/2" times the said wavelength, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 12, 상기 슬롯 내부의 적어도 일부에, 제 2 유전체 부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a second dielectric member formed in at least a portion of the inside of the slot. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 슬롯의 적어도 일부에, 유전율이 상이한 복수의 상기 제 2 유전체 부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a plurality of the second dielectric members having different dielectric constants are formed in at least a portion of the slots. 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 14, 상기 도파관 내부의 적어도 일부에, 제 3 유전체 부재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a third dielectric member is formed in at least a portion of the inside of the waveguide. 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 15, 상기 도파관은 직사각형 도파관이고, 상기 슬롯은 당해 도파관의 H 면 (넓은 벽면) 에 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And the waveguide is a rectangular waveguide, and the slot is opened in the H plane (wide wall surface) of the waveguide. 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 15, 상기 도파관은 직사각형 도파관이고, 상기 슬롯은 당해 도파관의 E 면 (좁은 벽면) 에 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. The waveguide is a rectangular waveguide, and the slot is opened in the E plane (narrow wall surface) of the waveguide. 제 7 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 17, 상기 도파관 내를 전파하는 마이크로파의 파장을, 당해 도파관의 외부로부터 조절하는 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a function of adjusting the wavelength of the microwaves propagating in the waveguide from the outside of the waveguide. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 도파관의 관벽의 일부를, 당해 도파관의 외부로부터 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a portion of the pipe wall of the waveguide is configured to move from the outside of the waveguide. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 도파관 내에 삽입된 복수의 로드를 구비하고, 당해 도파관의 외부로부터 각각의 당해 로드를 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a plurality of rods inserted in the waveguide, and configured to move each of the rods from the outside of the waveguide. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 도파관 내에 제 1 유전체 부재를 구비하고, 당해 도파관의 외부로부터 당해 제 1 유전체 부재를 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. And a first dielectric member in the waveguide, and configured to move the first dielectric member from the outside of the waveguide. 제 7 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 21, 상기 유전체판의 두께가, 당해 유전체판에 대면하는 상기 슬롯으로부터의 거리에 따라 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. The thickness of the dielectric plate is set in accordance with the distance from the slot facing the dielectric plate. 제 7 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 22, 상기 칸막이 부재와 상기 탑재대의 간격은, 상기 유전체판과 당해 탑재대의 간격보다 짧게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. The space between the partition member and the mounting table is set shorter than the distance between the dielectric plate and the mounting table. 제 7 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 23, 상기 칸막이 부재는, 상기 가스 공급 시스템으로부터 도입된 가스를 상기 용기 내로 방출하기 위한 가스 방출 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The said partition member is equipped with the gas discharge function for discharge | released the gas introduce | transduced from the said gas supply system into the said container, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 칸막이 부재는, 상기 용기 내에 가스를 방출하기 위한 복수의 가스 방 출 구멍을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. The said partition member is equipped with the some gas discharge | emission hole for discharging gas in the said container, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned. 제 7 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 7 to 25, 상기 칸막이 부재는, 상기 가스 공급 시스템으로부터 도입된 가스를 복수의 상기 가스 방출 구멍으로 유도하기 위한 가스 유로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The partition member includes a gas flow path for guiding a gas introduced from the gas supply system to the plurality of gas discharge holes. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치를 사용하여 처리를 행하여 제품을 제조하는 것을 특징으로 하는 제품의 제조 방법.A product is produced by performing a treatment using the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 26.
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